Acidez y Ph - Cerveceros Caseros

Mauricio O. Wagner
abril de 2005
Acidez y Ph
En general hay una gran confusión entre los conceptos de acidez y Ph, los
cuales, si bien están estrechamente relacionados, como veremos son
diferentes.
La cerveza es un medio lleno de ácidos débiles que captan y liberan iones
hidrógeno (también llamados protones) para mantener una cierta relación
entre protones libres y unidos.
Esto sucede cuando disolvemos cualquier ácido en agua, pues estos están
formados por una molécula que se disocia en un anión (de carga negativa) y
uno o más cationes de carga positiva (nuestros famosos iones hidrógeno o
protones).
Por ejemplo, el ácido clorhídrico (muriático) se disocia así: HCl→H+ + Cl⎯
Considere el siguiente ejemplo:
Digamos que en nuestra solución, 30 protones son capturados y 10 liberados.
Esto significa que a nuestro ácido le gusta mantener una relación de 3 a 1.
Supongamos que con pinzas imaginarias podemos retirar 5 protones libres.
Lo que sucede es que ahora la relación será de 6 a 1 (30 unidos y 5 libres),
en esta situación el ácido tratará de liberar unos 3 protones más para
mantener aproximadamente la relación en 3 a 1 (27 unidos y 8 libres)
Aquí está la parte importante, el Ph es una medida de los protones libres,
mientras que la acidez mide ambas; tanto los protones libres como los
unidos.
Cada ácido, según el tipo y la concentración, posee una relación de protones
libres que trata de mantener y lo que vemos es un compromiso. Se dice que
el ácido siempre trata de mantener el equilibrio (acción buffer).
Como la proporción y tipo de ácidos es cambiante este compromiso es
renegociado y la relación puede cambiar.
Los ácidos son buenos para mantener la relación dentro del rango de acción
de su condición de buffer. Si Ud. continua quitando protones este saldrá de
su rango de acción como buffer y cambiará la relación.
Dado que el Ph mide protones libres que andan sueltos en la solución, si el
Ph es bajo (menos de 7 hasta 1) significa que hay muchos protones dando
vuelta en la misma (recordar que el punto de Ph neutro es 7) y un Ph elevado
(más de 7 hasta 14) indica que hay pocos protones libres.
El Ph es lo que realmente importa cuando hablamos por ejemplo de
microorganismos en alimentos, un Ph bajo indica muchos protones libres y
esto hace que la pared de los microorganismos esté comprometida porque no
pueden sobrevivir en este medio ácido. En medios con pH inferior a 4,5 no
sobreviven microorganismos patógenos.
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La acidez en alimentos, por otra parte, está ligada a qué puede o no tener
una sensación agradable al paladar. Acidez mayor a 4 gramos/litro comienza
a sentirse como muy ácido.
Un ácido débil por otra parte puede tener una elevada acidez (muchos gr/litro
del ácido en solución) pero una relación elevada entre protones unidos y
libres, lo cual da como resultado un Ph no muy bajo (poco ácido), por tener
pocos protones libres. Por ejemplo los ácidos fuertes como el sulfúrico, nítrico
o clorhídrico, tienden a disociarse mucho, es decir, tiende a mantener una
tasa alta de protones libres dando como resultado un Ph bajo (muy ácido).
Por ello podemos tener dos ácidos con igual acidez y diferente Ph.
Dicho sea de paso, la acidez de una sustancia se mide en gramos/litro
mientras que el Ph es un número adimensional.
¿Pero como se mide la acidez?
Se la mide por titulación o neutralización con una base (OH⎯, también
llamado álcali).
Al agregar una base vamos quitando de la solución protones libres,
neutralizándolos al formar agua.
H+ + OH⎯ Æ H2O
Si seguimos agregando llegará un punto en el cual no quedarán protones
libres. Así, si sabemos cuantos ml de álcali hemos usado para neutralizar el
ácido, podemos expresar la acidez de nuestro ácido en gramos por litro.
¿Como se mide el Ph?
Ph entonces es una medida de la disociación de un ácido o base en una
solución. La cantidad de protones (H+) hace que un líquido sea ácido
(elevada cantidad de protones libres) o alcalino (poca cantidad de protones
libres). Y el rango de Ph se mide entre 0 a 14.
pH es una escala logarítmica que describe la concentración del ión Hidrógeno
en una solución y se la define como:
La escala tradicional de pH va como hemos visto de 0 hasta 7 y se basa en la
constante de disociación del agua pura y el valor de pH neutro se la define
como la concentración del Hidrógeno en agua pura.
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La medición se hace con un electrodo
Un electrodo de Ph es un electrodo cuya salida cambia en milivolts cuando
cambia la concentración de protones.
Un electrodo de referencia es un electrodo cuyo voltaje de salida permanece
constante.
Un pHmetro, es un milivoltímetro con un circuito especial de alta impedancia
de entrada (alta resistencia) y que convierte los milivoltios del electrodo en
unidades de Ph.
Opcionalmente, posee un circuito compensador de temperatura que sensa y
corrige la lectura según sea la temperatura de la solución a medir.
¿Como funciona un electrodo de referencia?
a) Un vidrio poroso de composición especial sensa H+ y se genera un
milivoltaje (59.2 mV por unidad de pH a 25C.)
b) Una solución de llenado capta la señal del vidrio especial para Ph
c) Un alambre de Plata pura sumergida en la solución pasa la señal de la
solución cuyo Ph busca medirse al cable del electrodo o conector.
En realidad un Phmetro está armado por la asociación de un electrodo de
referencia, uno de pH (montados juntos) y un circuito de compensación de
temperatura.
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¿Pero como se mide prácticamente el pH con mi instrumento de
cervecero?
(Caso Phmetro Hanna portátil)
Lo primero que debemos saber es que además del instrumental descrito, se
puede medir pH con cintas que se venden y que cubren cierto rango de
medición.
Estas cintas se mojan en el líquido y cambian de color en función del pH del
medio. Para saber el pH medido se compara el color con una escala
colorimétrica que viene impresa en el envase de las cintas.
En cervecería tienen un uso muy limitado dado que el color resultante puede
quedar enmascarado por el color del medio que estamos midiendo.
Si bien pueden ser útiles para cervezas claras, a medida que el color de la
cerveza es mas oscuro aumenta el error de apreciación.
Su uso queda restringido a la medición del pH del agua y a las cervezas mas
claras. Por otra parte las cintas de rango acotado entre pH 4 y 7 son bastante
caras.
Con respecto a la medición del pH con instrumental electrónico, previo a
hacer la medición, debemos calibrar el instrumental.
Para ello debemos contar con tres líquidos que se compran en las casas que
venden este instrumental o químicas.
Solución buffer de pH 4
Solución buffer de pH 7
Agua destilada confiable.
La lectura de los pHmetros no es lineal, por ello se calibran fijando dos puntos
de pH conocido, lo mas cercanos al entorno de lo que queremos medir para
achicar el error al mínimo posible.
En nuestro caso, como el pH del mosto a medir estará comprendido entre 5 y
6, se utilizan dos sustancias de pH de referencia conocidos, una de pH 4 y la
otra de pH 7 (buffers de calibración).
Encendemos el pHmetro, previamente sumergimos unos minutos el sensor
en el agua destilada (con el pHmetro encendido) y preparamos dos pequeños
recipientes que contengan uno el buffer de pH 4 y el otro el buffer de pH 7
(ambos rotulados para no confundirnos).
Extraemos el sensor del agua destilada (lo sacudimos suavemente para
escurrir las gotas de agua adheridas) y lo sumergimos en el buffer de pH 4.
Dejamos uno o dos minutos (hasta que se estabilice la lectura en el display) y
realizamos el ajuste con el pequeño potenciómetro de ajuste de pH 4
(tornillito en el caso del Hanna portátil) hasta que su display indique pH 4.
Retiramos nuevamente el sensor y lo volvemos a enjuagar con el agua
destilada y ahora repetimos la medición sumergiendo en el buffer de pH 7
ajustando en este caso con el potenciómetro de pH 7 al valor 7 una vez que
se ha estabilizado la lectura.
Así volvemos a calibrar con el Buffer 4 y el Buffer 7 hasta que el ajuste de
uno no me modifique la lectura del otro, siempre enjuagando el electrodo con
agua destilada, para no contaminar las soluciones Buffer.
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El procedimiento descripto es válido para todos los pHmetros, lo que puede
variar es que tipo de potenciómetro o la ubicación del mismo en el
instrumento.
¿Estamos listos para medir el pH de nuestro mosto?
Previamente recordemos algunos conceptos referidos a pH y temperaturas
óptimas del macerado.
Tomemos el caso de la infusión simple por sencillez.
Sabemos que la temperatura óptima de compromiso para que operen
ambas enzimas (alfa y beta amilasa) es de 65 grados centígrados, y que el
pH óptimo de compromiso A ESA TEMPERATURA está entre 5,2 y 5,5
aproximadamente.
¿Entonces medimos sumergiendo nuestro sensor en el mosto a 65 grados?
¡NO! ¿Porqué?
Los sensores de los pHmetros son elementos muy sensibles, y normalmente
están diseñados para trabajas a 20 grados, incluso los que tienen
compensación de temperatura. Existen sensores que pueden trabajar a 65
grados pero son muy caros y no vienen en los pHmetro portátiles.
Llevarlos a esa temperatura es prodigarles una vida muy corta.
Por ello las mediciones las haremos a una temperatura cercana a los 20
grados centígrados.
Pero la lectura a esa temperatura no se corresponde con el pH que tiene el
mosto a 65 grados.
Teóricamente se puede calcular, pero digamos que a 20 grados el pH (caso
del mosto) estará corrido en más entre 0,1 y 0,3 (aquí hay discrepancias
porque el corrimiento depende incluso del tipo de malta usada). Una buena
aproximación es tomar 0,2 para todos los casos. Es decir que para conocer el
pH a 65 grados, tomamos el valor medido a 20 grados y le restamos 0,2.
Otra cuestión no menos importante es la toma de la muestra, la misma debe
ser tomada luego de iniciar el recirculado para tener una muestra lo mas
representativa posible de la masa de mosto.
Sigamos ahora sí con nuestra medición, teníamos el pHmetro calibrado con
las soluciones buffer y hemos tomado una muestra representativa.
Antes de medir en nuestra muestra (ENFRIADA a aprox. 20 grados
centígrados) volvemos a enjuagar en agua destilada el sensor.
Ahora podemos medir el pH del mosto tomando la lectura luego de que esta
se haya estabilizado en el display moviendo suavemente el sensor dentro del
envase donde está la muestra. El pH medido será el pH del mosto a 20
grados centígrados, pero nuestro macerado está a 65 grados, por lo cual al
valor medido debemos restarle 0,2 para saber cual es el pH real en el
macerado.
pH65 del mosto en la cuba de macerado = pH medido20 – 0,2
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Una vez terminada la medición enjuagamos en el agua destilada el sensor y
lo guardamos húmedo apagando el instrumento y cubriendo con su
capuchón.
Este artículo fue realizado con aporte personal y:
Aporte de Juan Carlos Setti
Material extraído de SENSOREX (produce pHmetros)
Material extraído de pHOENIX ELECTRODE COMPANY
Análisis de vinos por Jason Henrie
Cualquier aporte adicional sobre este tema puede enviarlo a :
[email protected]
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