La gravedad del asunto

¿Qué es la densidad?

Es la relación entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa.

CodeCogsEqn (4)Ecuación 1 – Donde “ρ” es densidad, “m” la masa de un cuerpo y “V” el volumen que ocupa. 

En términos sencillos…

¿Cuánto pesa un volumen de algo?

El agua, por ejemplo…

Un litro de agua pesa aproximadamente un kilogramo. También podríamos decir que un kilogramo de agua ocupa aproximadamente un litro—o un decímetro cúbico—de espacio. Así que podemos decir que la densidad del agua es aproximadamente 1 kg/L. 

Cabe destacar que la densidad es afectada por la temperatura, la presión y la fase en la que el cuerpo a medir se encuentre. En este escrito me enfocaré en líquidos a presión atmosférica, ya que los cerveceros medimos la densidad en estas condiciones. Fuera de eso, hay que tomar en cuenta que la temperatura del líquido influye en su densidad. 

¿De qué me sirve saber acerca de la densidad?

Los cerveceros usamos la densidad relativa para hacer mediciones de la calidad del mosto y la cerveza. Esta densidad relativa es una comparación de la densidad de una sustancia—en nuestro caso mosto y/o cerveza—con la densidad de otra que se toma como referencia. Para no complicarnos la vida, los cerveceros usamos la densidad del agua como la densidad de referencia. 

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Ecuación 2 – “ρr” indica la densidad relativa, el subíndice “s” indica que hablamos de la sustancia a medir, y el subíndice “0” indica que hablamos de la sustancia de referencia—en este caso el agua. Si nos fijamos bien, en el caso donde los volúmenes sean iguales, en realidad se trata de una relación de masas. 

Hay que notar que la densidad relativa NO tiene unidades, ya que se trata de una relación. Conociendo la densidad relativa de una sustancia, se puede aproximar fácilmente su densidad despejando la Ecuación 2. 

¿Para qué se usa?

Los cerveceros usamos varias medidas de densidad relativa:

1. Densidad pre-hervido (PG)
2. Densidad inicial (OG)
3. Densidad final (FG)

Las últimas dos—ie. OG y FG—son las más usadas. PG es la densidad relativa del mosto antes del hervor. OG es la densidad relativa del mosto después del hervido, pero se le conoce como densidad inicial ya que es la densidad del mosto antes de que comience a fermentar—ie. es la densidad previa a la fermentación. FG es la densidad relativa de la cerveza después de la fermentación, donde los azúcares fueron convertidos en alcohol, CO2 y otros compuestos más. Es por eso que se le conoce como densidad final.

Cabe destacar que los nombres de estas medidas generalmente no se acompañan con la palabra “relativa” por conveniencia y economía del lenguaje. 

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PG (izq), OG (der). Podemos ver que el valor de PG es menor que el de OG con ayuda de un densímetro.

Podemos decir que el comportamiento normal de estas densidades es el siguiente:

PG < OG > FG

PG es menor que OG ya que el mosto dulce (PG) es más diluido que el mosto amargo (OG)—no por su naturaleza de sabor, sino porque el mosto amargo tiene más azúcares concentrados al haber hervido. OG es mayor que FG ya que el mosto es más denso que la cerveza debido a que la presencia del alcohol disminuye la densidad de la cerveza.

El mosto es un poco más denso que el agua. Por lo general, encontraremos valores de OG entre 1.001 a 1.120 o inclusive mayores. Ya dependerá del estilo que el cervecero decida elaborar, y también la técnica que decida usar—eg. High Gravity Brewing. 

¿Qué unidades y escalas se usan?

La escala y las unidades dependen de la cultura/país del cervecero y de los métodos e instrumentos que se usan. El cervecero siempre usará la escala que más le convenga. 

Los británicos usan la densidad relativa, pero por lo general la usan como unidades de densidad—GU, o gravity units. Ellos restan 1 a la densidad relativa y multiplican por 1000. Los belgas hacen (¿hacían?) algo parecido. Al igual que los británicos, los belgas restaban uno a la densidad relativa pero la diferencia la multiplicaban por 100 en lugar de 1000—en realidad es más complicado que eso, pero es una buena aproximación. Los grados belgas de densidad los podemos ver en repetidas ocasiones en las etiquetas y corcholatas de algunas cervezas de abadía y trapenses como Rochefort 6, 8, 10; Westvleteren 8, 12; Sint Bernardus Pater 6, Prior 8, Abt 12, etc. Los americanos—y la gente sensata que no le gusta complicarse la vida con tanto número—usan grados Plato. Quizá es la escala más conveniente y sencilla de usar. Algunos cerveceros belgas ya se han cambiado a este sistema también dejando atrás la tradición por conveniencia. 

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Algunos cerveceros belgas usan números indicando la densidad con los grados belgas. Aunque la práctica ya no es muy usada—ahora mayormente sustituida por los grados Plato—durante mucho tiempo se usó para el pago de impuestos. Uno también puede guiarse son estos números para predecir qué tan fuerte era una cerveza. Obviamente, entre más alto sea el número, la cerveza tendrá mayor cantidad de alcohol.

Las unidades son prácticamente proporcionales; pueden convertirse de una manera sencilla unas entre otras. Una regla de dedo es que los grados Balling, Brix y Plato son esencialmente lo mismo—técnicamente no lo son, pero son lo suficientemente similares—así que pueden cambiar sus unidades sin mayor problema. Un grado plato es casi lo mismo que un grado Balling o un grado Brix. Otra regla de dedo para aproximar cualquiera de estas unidades—digamos grados Plato—a densidad relativa hay que multiplicar los grados Plato por 4, dividir el número entre 1000 y sumar uno. De densidad relativa a grados Plato hay que hacer lo contrario.

Supongamos que tenemos 15 ºP…

15 × 4 = 60
60 ÷1000 = 0.060
1 + 0.060 = 1.060

Por lo tanto, 15ºP es equivalente a una densidad relativa de 1.060.

Con esto podemos decir que 15 ºP es prácticamente lo mismo que una densidad relativa de 1.060, 60 GU y 6 grados belgas. 

Algunos instrumentos de medición

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Densímetro (arriba) y alcoholímetro (abajo).
Densímetro

El densímetro es un instrumento graduado elaborado de vidrio el cual se introduce en un líquido para conocer su densidad relativa sin haber calculado su masa o volumen. La muesca que coincide con la parte inferior del menisco nos indica la densidad relativa del líquido. Pero hay un truco. Esto depende de la temperatura, así que es importante medirla y corregir el valor que se lee con una tablita que viene incluida con la compra del densímetro. Me gustaría enfatizar algo. Lo que mide el densímetro es la densidad relativa del líquido y no su densidad, pero esta última se puede calcular fácilmente despejando la Ecuación 2.

Los densímetros son muy usados para calcular las tres densidades relativas importantes para el cervecero—ie. PG, OG, FG. También son muy usados para estimar la atenuación aparente. Son bastante sencillos de usar y por lo general no desperdician mucho líquido si se usa una probeta de 100 mL para hacer las mediciones. Para evitar contaminaciones, se recomienda tirar la muestra a menos de que prácticas higiénicas se estén utilizandopersonalmente tiro las muestras si uso probetas de plástico. Hay que enjuagar y limpiar el densímetro después de su uso.

Los densímetros son calibrados a una temperatura—por lo general 15 o 20ºC. Si no queremos usar la tablita que mencioné arriba, hay que enfriar o calentar la solución hasta la temperatura de calibración.

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Los refractómetros son usados para medir el índice de refracción de una solución.
Refractómetro

Si usamos refractómetros, en realidad obtenemos grados Plato, Balling o Brix; las cuales nos hablan de una cantidad de sólidos disueltos en una solución por medio del índice de refracción. También quiero enfatizar aquí una cosa. Lo que mide un refractómetro NO es la densidad relativa, sino el índice de refracción del líquido. No es mayor problema ya que podemos aproximar la densidad relativa con este índice de refracción con las reglas de dedo que menciono un poco más arriba. 

El refractómetro debe de estar calibrado para que con agua destilada indique 0 ºBx. Muchos de ellos tienen un sistema que compensa la temperatura para una medición correcta. Cuando tenemos un refractómetro calibrado, simplemente hay que estar seguros de que el prisma esté bien limpio antes de introducir unas gotitas de nuestro mosto o cerveza. Habiendo hecho esto, se cierra la tapa y se mira por el orificio ocular para conocer el índice de refracción. Una vez anotado, el prisma se limpia con un paño limpio—personalmente, yo le doy una pasada con un paño húmedo con alcohol para estar seguro que no quede sucio. El refractómetro un instrumento de medición de precisión y hay que cuidarlo como tal.

El refractómetro es bastante útil en lotes muy pequeños—como los de 1 galón. Llenar 100 mL de muestra para un densímetro puede ser bastante—sobre todo si luego se tira. El refractómetro sólo necesita unas cuantas gotas para la medición.

El refractómetro es un instrumento de casa de cocción, más que un instrumento de laboratorio. Con esto quiero decir que se usa más para medir PG y OG, y pocas veces para medir FG. Medir FG con ayuda de un refractómetro puede ser engañoso ya que el alcohol modifica el índice de refracción y nos puede dar valores extraños. Si de todas maneras lo quieren usar para medir FG, hay que usar una calculadora en línea. Para sacarle más jugo a esta calculadora hace falta sacar un factor de corrección donde usen su refractómetro a lado de un densímetro. Este factor se saca una vez, y cada refractómetro tiene un factor de corrección diferente.

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Picnómetro

Uno de los instrumentos más confiables para medir la densidad es el picnómetro. Este cambia exactitud por conveniencia ya que es un instrumento caro y de altísima precisión. Jamás me ha tocado ver a un cervecero usarlo en la casa de cocción. Claro, sólo me ha tocado verlos en laboratorios de cervecerías—sobre todo de las más grandes. El tipo de las botas de hule usa siempre un densímetro o un refractómetro de bolsillo. Estos instrumentos requieren además de una balanza analítica y de un cuidado excepcional, ya que si se raya o se quiebra aunque sea un poco, los datos pueden cambiar. Quizá sea un overkill de exactitud para medir la densidad, pero para trabajos de investigación y de alta precisión, esto es lo que se usa. 

Este instrumento SÍ mide la densidad, y no una densidad relativa. 

Notas acerca del Vocabulario

Debido a que la mayoría de la bibliografía cervecera la encontramos en inglés, algunos conocen la densidad relativa como gravedad específica debido a un conveniente cambio al español de specific gravity. El término correcto en español es como lo menciono en todo el escrito anterior: densidad relativa. También me viene a la mente que algunos intercambian la palabra densidad con gravedad.  No es que esté mal usar los otros términos, al fin y al cabo terminamos entendiéndonos—pero siguen siendo incorrectos. Eso sí, la revolución cervecera ha estado creciendo exponencialmente en nuestro idioma. A mi parecer, debemos de comenzar a usar los términos correctos en nuestro lenguaje. 

¡SALUD!

LHVG 11/JUL/2017


Créditos de Imágenes:

A hydrometer for wine-brewing and an alcometer por Qlaz / CC BY-SA 3.0

PG OG por Luis Héctor Valdez Gurrola / CC BY-SA 2.0

Corcholatas belgas por Luis Héctor Valdez Gurrola / CC BY-SA 2.0

Portable Refractometer with box por Uwe Aranas / CC BY-SA 3.0

Otras imágenes del dominio público


Bibliografía

Marchbanks, C. (2012). original gravity. In G. Oliver, The Oxford Companion to Beer (1st ed.). New York, NY: Oxford University Press.

Marchbanks, C. (2012). specific gravity. In G. Oliver, The Oxford Companion to Beer (1st ed.). New York, NY: Oxford University Press.

Philiskirk, G. (2012). Balling scale. In G. Oliver, The Oxford Companion to Beer (1st ed.). New York, NY: Oxford University Press.

Villa, K. (2012). Belgian brewing degrees. In G. Oliver, The Oxford Companion to Beer (1st ed.). New York, NY: Oxford University Press.


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