Agua de Osmosis Inversa

Por Lucio Faína
Artículo resumido del aparecido en el Foro del Club de Cerveceros Caseros del Uruguay

Comparto mi primera experiencia con el Agua RO (Reverse Osmosis u Osmosis Inversa).

Anteriormente utilizaba un filtro doble de partículas + carbón activado que elimina impurezas y el cloro, pero el fin de semana pasado llego la hora de estrenar el nuevo equipo, en principio me llevo 5-6 horas poder llenar la olla de licor que tiene 80 Litros, y este tiempo es algo a tener muy en cuenta, porque en caso de que te quedes corto de agua en el medio de la cocción lleva un tiempo volver a recolectar el agua, no es tan fácil como abrir la canilla y sacar el agua filtrada, así que ante la duda mejor recolectar agua de mas.

La función de estos purificadores es filtrar el agua a tal punto que sale sin minerales, sin cloro ni nada, es casi agua destilada y es ideal para la cerveza porque te permite agregar la cantidad exacta de sales necesaria para cada estilo. La desventaja es que demoran en purificar y desperdician 1 litro por cada litro de agua que purifican, igual esa agua que desecha se puede juntar y usar para regar, baldear después de cocinar, etc…

La primer gran diferencia que note fue el pH del agua, en mi barrio en Montevideo normalmente el agua sale de la canilla con un pH de ~6.8-7.2 y luego de purificada el pH bajo a 6 cosa que me llamo mucho la atención tanto que pensé que el pHmetro me estaba mintiendo, por lo que volví a calibrarlo 2 veces y me dio siempre igual y no tuve otra que creerle.

Posteriormente a agregar las sales subió a 7.3 y el agua quedo completamente blanca, utilice la misma cantidad de calcio, y carbonatos de siempre, salvo que le reduje el Magnesio y el sodio para balancear el agua.

En el macerado el pH bajo mas y mas rápido que con el agua “común”, se fue a 5.1 en menos de 5 minutos después de hacer el empaste cuando normalmente me bajaba a 5.7 por supuesto que luego corregía con acido fosfórico cuando quedaba alto. Por lo que en esta oportunidad tuve que corregir con carbonatos para subir a 5.2-5.4 en dos oportunidades, a los 5 minutos después de realizar el empaste y a los 30 minutos aprox. nuevamente.

Algo similar me paso con el agua del lavado, el agua para el lavado la bajo a 5.8 y llegue a este valor con mucho menos cantidad de acido fosfórico en comparación con el agua que usaba antes.

Espero les sirva, en las próximas cocciones voy a chequear si esto se sigue dando así y sino es cuestión de acostumbrarse

Leyendo luego el libro Water de John palmer, explica porque baja el PH del agua de ósmosis inversa, aparentemente el CO2 presente en el aire se disuelve fácilmente en este tipo de agua y hace bajar el PH a alrededor de 5, tal como me paso a mi. Dice que sucede lo mismo con el agua de lluvia.

Notas adicionales

Antes que nada quiero aclarar que no soy ingeniero químico ni nada que se le parezca, todo lo descrito mas abajo es una interpretación mía de lo que averigüé y obviamente puede tener errores, si hay algo que le pifie avisen!!!

Además disculpen por lo extenso del post, podría haberlo hecho mas corto y decir que fue lo que hice mal, como solucionarlo y listo, pero el ejercicio de pensar como escribirlo de una forma sencilla me sirve también a mi para realmente entender el tema y reafirmar los conceptos, espero al mismo tiempo poder ayudar a alguien que haya pasado por lo mismo que yo o evitar que le pase si piensan usar agua de Osmosis.

Me había quedado picando el hecho de que el pH del macerado se me fue tan abajo en mi primera experiencia con agua de osmosis, finalmente pude encontrar algo que me convenció, la respuesta esta en el CaCO3 (Carbonato de Calcio) y la Alcalinidad/Alcalinidad Residual del macerado, paso a explicar estos conceptos y luego la fundamentación:

Alcalinidad en función del pH

La alcalinidad del agua que se mide en “ppm* como CaCO3″, funciona como un buffer o amortiguador del pH en el macerado, este buffer actúa como una “batería” que se va gastando a medida de que los “agentes ácidos” van agregando acidez al macerado, la alcalinidad no permitirá que el pH cambie (o cambie mínimamente) hasta que se haya agotado este buffer.

Formula de alcalinidad

Alcalinidad como CaCO3 = 50 * ppm de HCO3 (Bicarbonato) / 61

*ppm: son partes por millón, que es equivalente también a miligramos por litro.

Cuales son estos “agentes ácidos” que tienden a bajar el pH:

1- Dureza del agua (Calcio y Magnesio)

Cerca del 1% de la malta esta compuesta por fosfatos, estos fosfatos reaccionan con el calcio (y magnesio en menor medida) disuelto en el agua y ambos precipitarán como Fosfato de Calcio, durante esta reacción se liberan protones de hidrógeno y estos a su vez reaccionan los carbonatos (alcalinidad) produciendo H2O y CO2. Esta última reacción hace que se consuman los carbonatos del agua haciendo que se reduzca alcalinidad y por lo tanto baje el pH.

Cuantos carbonatos/bicarbonato se van a consumir o cuanto va a bajar el pH? Depende de la dureza del agua, la limitante de la reacción está en la cantidad de calcio y magnesio que haya disponible para reaccionar, ya que la malta contiene gran cantidad de Fosfatos.

2- Acidez aportada por las maltas especiales

A mayor caramelización y tostado de la malta, más acidez aportaran, por lo tanto cuanto mas % de estas maltas tostadas y muy caramelizadas tenga el mosto más tenderá a bajar el pH si no hay la suficiente cantidad de carbonatos para balancear esta acidez. No fue casualidad que en las regiones donde la alcalinidad natural del agua era más alta se desarrollaron cervezas mas oscuras como Porter o Stout y en zonas donde el agua era mas blanda se hacían cervezas mas pálidas como la Pilsner en la República Checa. Esto se dio así porque un pH óptimo no solo aumenta el rendimiento de la Malta por el hecho de que le estamos dando un ambiente óptimo a las enzimas, sino que además mejora el sabor de la cerveza.

Alcalinidad residual

La alcalinidad residual es la cantidad de carbonatos y bicarbonatos que permanecerán en el macerado luego de que todo el calcio y magnesio haya reaccionado con los fosfatos. Este valor se puede calcular y si bien no es muy preciso nos ayuda a predecir el pH del macerado.

Como interpretamos el valor de alcalinidad residual? Si el valor devuelto por la fórmula es un número negativo, significa que el pH del macerado sería menor (mas ácido) que si hubiéramos macerado con agua destilada. Por el contrario si el valor obtenido es positivo significa que el pH sería mayor (más alcalino) que el que hubiéramos obtenido si el macerado se hubiera hecho con agua destilada.

Formula de alcalinidad residual

Alcalinidad residual = Alcalinidad como CaCO3 – ((ppm de calcio / 1.4) + (ppm de magnesio / 1.7) )

El resultado de esta formula se pude cruzar con el color obtenido por la mezcla de maltas con el fin saber para determinado color en SRM, cual es la Alcalinidad Residual para llegar a determinado pH, para esto se puede utilizar el diagrama de Palmer:

http://www.revistamash.com/php/imagenes/noticias/Diagrama%20pH%20Palmer.jpg

En este artículo explica como es el diagrama, además tiene información muy interesante que vale la pena leer:

http://www.revistamash.com/detalle.php?id=406

Como habrán visto El pH es producto del balance de varios factores, por lo tanto la correcta cantidad de dureza y alcalinidad + el conjunto de maltas hace que el pH del macerado se mantenga dentro del rango objetivo (5.2 – 5.6). Cualquier desbalance entre estas variable hará que el pH no sea el esperado o el optimo para el estilo de cerveza.

Dicho esto, que no estuvo bien en mis cálculos?

Uso el programa Beersmith calcular las adiciones de minerales al agua y si bien el programa es excelente y muy completo en la preparación de las recetas, es bastante básico en lo que se refiere al tratamiento del agua, de hecho no tiene calculo de dureza, no indica el balance de iones vs cationes, tampoco la alcalinidad residual ni alcalinidad y mi error estuvo en la forma de calcular estos ultimo dos datos

Siguiendo al pie de la letra lo que Beersmith calculó, agregue alcalinidad adicionando sal de CaCO3 (Carbonato de calcio) sin tener en cuenta que esta sal es MUY poco soluble en el agua, la saturación se da con tan solo 0.013 gr/L a (25 °C) en agua destilada. Y a diferencia de otras sales a mayor temperatura la solubilidad es menor, debido a que el CaCO3 logra disolverse en agua en presencia de CO2 y a major temperatura el agua es menos capaz de retener el CO2, por lo tanto baja la solubilidad del CaCO3 sera menor.

Todo este bla bla bla tiene un porque y números de donde sostenerse, para justificar lo de mas arriba les dejo la fundamentación:

Perfil del agua

Para mi American IPA estaba buscando el siguiente perfil de minerales

Agua de origen:

Al ser agua de osmosis inversa, los valores son todos 0 (o casi cero).

Agua Destino:

•    Ca: 175 (Calcio)
•    Mg: 23 (Magnesio)
•    Na: 28 (Sodio)
•    SO4: 220 (Sulfatos)
•    Cl: 120 (Cloruros)
•    HCO3: 120 (Bicarbonato)
•    Calculo de alcalinidad: 50 * 120 / 61 = 98.3 ppm como CaCO3
•    Alcalinidad Residual: 98.3 – ((175/1.4) + (23/1.7)) = -40

Con una alcalinidad residual de -40 me permite realizar una cerveza de hasta 5 SRM (según diagrama de Palmer) lo cual está en los parámetros de mi receta.

Ahora bien, para llegar a este perfil de agua, Beersmith me sugiere agregar para 20 litros de agua la siguiente cantidad de sales:

4.4gr Sulfato de Calcio
1.4gr Sal de mesa
4.6gr Sulfato de Magnesio
3.2gr Cloruro de Calcio
4.0gr Carbonato de Calcio CaCO3 (que en teoría deberían haber aportado 80 ppm de Calcio y 120 ppm de Bicarbonato)

Pero teniendo en cuenta que en agua solo se puede disolver 0.013 gramos por litro de CaCO3, en realidad de los 4 grs. agregados solo se disolvieron ~0.26 gr y su aporte fue de 5 ppm de Calcio y 8 ppm de Bicarbonato, en vez de 80ppm de Ca y 120 de HCO3 como había indicado Beersmith, todo el resto que no se disolvió decanto o quedo en suspensión sin modificar la alcalinidad del agua 🙁

0.013gr * 20 litros = 0.26gr reales de CaCO3 disueltos en el agua lo que me da una alcalinidad y alcalinidad residual de:

Calculo de alcalinidad: 50 * 8 / 61 = 6.5 ppm como CaCO3
Alcalinidad Residual: 6.5 – ((175/1.4) + (23/1.7)) = -132

La alcalinidad portada y por tanto la alcalinidad residual no fue la esperada, el calculo me da -132 el cual esta bastante lejos del objetivo -40

Como solucionarlo:

Tanto para agregar alcalinidad al agua como para subir el pH del macerado debemos descartar el uso de CaCO3 en polvo tal cual viene, como alternativa se puede utilizar:

• Bicarbonato de sodio: con cuidado de no pasarse de 100ppm de Sodio porque aportará sabor salado a cerveza
• Hidróxido de Calcio: con muchísimo cuidado porque hay que tener precauciones al manipularlo, además de que puede que haga subir el pH mas de lo esperado porque aporta mucha alcalinidad
• O disolver el CaCO3 en agua saturada de CO2, esto puede ser una botella de agua mineral con Gas o carbonatar agua en un cornis al que previamente le pusimos la cantidad deseada de CaCO, pueden encontrar mas información sobre este procedimiento aca:  http://braukaiser.com/wiki/index.php?title=Building_brewing_water_with_dissolved_chalk

Espero les sirva!