10.2 Come stimare l`amaro di una birra: le unita` IBU

10.2 Come stimare l’amaro di una birra: le unita’ IBU1
Il principale contributo al sapore amaro della birra proviene dagli alfa-acidi (abbreviato in AA) del
luppolo che durante il processo di bollitura vengono trasformati in iso-alfa-acidi e ceduti alla birra
stessa. Per questo motivo una stima degli acidi presenti alla fine ci darà anche una buona
indicazione di quanto amara sarà la nostra birra. Le unità di misura più utilizzate sono le
International Bittering Units, abbreviate in IBU, e dette anche in italiano “unità di amaro”. Una IBU
e’ definita come 1mg/l di iso-alfa-acidi in soluzione. Si noti che questa unità di misura, a differenza
di altre (p.es. le HBU) è giustamente indipendente dalla quantità di liquido (ossia 1 l di birra a 40
IBU sarà amara esattamente come 20 l di birra a 40 IBU).
La formula generale (alla quale ci riferiremo in seguito con [1]) per la stima delle IBU è la
seguente:
IBU =
P ⋅ AA% ⋅ UTIL%
[1]
10 ⋅ V
Alcuni testi invertono la formula per avere il peso di luppolo da utilizzare in funzione dell’amaro
che si intende ottenere:
P=
10 ⋅ V ⋅ IBU
AA% ⋅ UTIL %
Per entrambe le formule:
P = peso del luppolo in grammi;
AA% = percentuale di alfa-acidi presenti nel luppolo;
V = volume del mosto in litri.
UTIL% = efficacia di estrazione degli alfa-acidi.
(Sia per AA% sia per UTIL% bisogna immettere i punti percentuali; per esempio se AA%=6% e
UTIL%=20% bisogna utilizzare rispettivamente 6 e 20 nelle formule precedenti).
Un discorso specifico merita il fattore UTIL%. Esso rappresenta la capacità che ha il nostro
processo di estrarre alfa-acidi e passarli alla birra, e dipende da vari parametri. Vari autori hanno
proposto formule diverse, tutte basate sulla [1], dove cio’ che varia e’ solo la stima del fattore
UTIL%. I tre piu’ famosi sono Rager, Garetz e Tinseth; ulteriori formule sono state pero’ proposte
da altri Autori, come Daniels-Mosher e Noonan. Naturalmente le formule per la stima di UTIL% si
badano bene dal combaciare minimamente, come si puo’ vedere anche dal Grafico 1. Inoltre
l’argomento non solo è complesso ma, come chiariremo in seguito, il valore esatto di IBU calcolato
tutto sommato ha una importanza relativa. Ci si puo’ quindi legittimamente chiedere se si debbano
proprio fare questi calcoli per elaborare una ricetta. Il dubbio è anche rafforzato dal fatto che sono
disponibili vari software che possono fare questi calcoli per noi (ad esempio un semplice worksheet
oppure il programma SUDS, per non parlare di programmi piu’ complessi come ProMash2). Però è
sempre interessante capire cosa c’è sotto, per cui nell’ottica dell’approfondimento di un argomento
comunque molto importante per l’homebrewing, presenteremo di seguito una spiegazione
riassuntiva delle formule piu’ famose. Per quanto riguarda la scelta della formula “migliore”,
1
I seguenti paragrafi sono basati principalmente sulle informazioni presenti sul sito (in inglese) di Norm Pyle,
http://www.realbeer.com/hops/FAQ.html ; oltre ad essere state tradotte sono anche state rielaborate, soprattutto per
quanto riguarda il paragrafo relativo alla formula di Garetz.
2
Cfr. capitolo sul software in queste stesse FAQ.
ognuno può decidere di utilizzare quella che preferisce e che funziona meglio per il suo modo di
lavorare...
In riassunto potete tranquillamente fare una stima approssimativa del valore di IBU usando la
formula [1] e la semplificazione abbastanza comune UTIL% =20 o chiedere a ProMash di calcolare
le IBU per voi con la formula che preferite e saltare i paragrafi da 10.2.1 a 10.2.4 senza sentirvi
troppo in colpa ;-)
Un’altra nota pratica: Se state semplicemente seguendo una ricetta già dettagliata (con tanto di
tempi di bollitura) non è necessario addentrarsi nei calcoli degli IBU - anche se non si ha a
disposizione un luppolo dello stesso identico AA % di quello specificato nella ricetta; basterà fare
una semplice proporzione. Ad esempio si possono sostituire 40 grammi di luppolo al 6 % con 60
grammi di luppolo al 4 % e così via.
Nel Grafico 1 e’ mostrato l’andamento delle IBU nel tempo per una cotta di 23 l, supponendo che
45g di luppolo al 5% di AA siano fatti bollire nel volume totale (23 l, appunto). Si puo’ notare
come, per un tempo di bollitura al di sopra della mezz’ora circa, il valore delle IBU calcolato col la
formula di Tinseth sia sempre compreso tra i valori calcolati con le formule di Rager e di Garetz.
IBU
Rager
30
25
Tinseth
20
15
Garetz
10
5
tempo
20
40
60
80
100
min
120
Grafico 1: andamento delle IBU nel tempo, utilizzando le tre diverse formule per calcolare UTIL%. Nero: Rager; rosso:
Tinseth, verde: Garetz (V=23l, BG=1.06, AA=5, P=45g. Per Garetz inoltre: ALT=0).
10.2.1 Dipendenza del fattore UTIL% dai parametri di estrazione
Chi abbia stoicamente proseguito nella lettura, si sarà probabilmente già chiesto: ”Ma da cosa
dipende UTIL% ?”. Principalmente da:
•
•
•
Durata della bollitura (abbastanza intuitivo, più si fa bollire ed entro un certo limite più
amaro si estrae).
Gradazione saccarometrica ovvero densità del mosto di bollitura - meno intuitivo, ma con
mosti concentrati, di alta densità, l’estrazione di amaro viene diminuita (si noti che questo
puo’ accadere facilmente in pratica, se si fa bollire il luppolo in un mosto piu’ concentrato
che verrà pero’ diluito in seguito per raggiungere la OG voluta).
altri fattori, tipo l’uso o meno di pellets o del sacchetto per il luppolo, il tipo di lievito, il
procedimento di filtraggio della birra etc...
Come detto, a volte viene utiluzzata la semplificazione UTIL% = 20. Tale valore è una
approssimazione, sottostima un poco l’amaro risultante e trascura la bollitura di luppoli diversi per
tempi diversi. In pratica, è come fissare la UTIL% a 20% per il luppolo bollito da 60 a 90 minuti, e
a zero il luppolo terminale. In realtà si può arrivare a più del 25% nel primo caso e al 5 - 8% nel
secondo.
Per esempio, secondo Rager si riesce ad estrarre il 30% degli alfa-acidi presenti nel luppolo dopo
un’ora di bollitura (ed in tal caso avremmo UTIL%=30), e solo il 6% in 10 minuti di bollitura
(UTIL%=6).
La cosa più precisa sarebbe quindi, per ogni aggiunta di luppolo, calcolare il valore di UTIL% (e di
conseguenza di IBU) per quel luppolo e per il relativo tempo di bollitura, e alla fine sommare i vari
risultati. Se il valore di IBU risultante non è quello voluto, si ricomincia daccapo variando un po’ le
quantità di luppolo fino a centrare il valore richiesto.
Un’altra nota pratica,
10.2.2 Formule e tabelle di Rager
Jackie Rager ha presentato il suo lavoro in "Zymurgy" Hops and Beer Special Edition, pubblicato
nel 1990. Il maggior difetto del suo articolo è che non cita alcuna fonte e non spiega come sia
arrivato ai numeri presenti nelle sue formule. Inoltre sembra che i valori di estrazione proposti da
Rager siano eccessivamente ottimistici. Le tabelle di Rager sono comunque molto utilizzate. Sono
riportate in Tabella 6 e forniscono il fattore UTIL% in funzione del tempo di bollitura.
Tempo Bollitura
(minuti)
0-5
6 - 10
11 - 15
16 - 20
21 - 25
26 - 30
31 - 35
36 - 40
41 - 45
UTIL%
5.0
6.0
8.0
10.1
12.1
15.3
18.8
22.8
26.9
Tabella 6. Percentuale di utilizzazione secondo Rager.
Rager sostiene che nel caso in cui la densità del mosto sia superiore a 1,050 sia necessario un fattore
di correzione; bisogna quindi dividere il numero estratto dalla tabella per:
Fcorr = 5 ⋅ (D − 0,85)
[2]
Dove D è la densità del mosto di bollitura.
Si ricordi che densità e OG sono legate dalla formula:
OG = D 1000
Nell’ipotesi in cui la densità del mosto in cui si fa bollire il luppolo sia diversa da quella finale (per
esempio se si aggiunge acqua dopo la bollitura) bisogna tenerne conto calcolando la densità
effettiva del mosto di bollitura BG (Boil Gravity):
BG =
VF
⋅ (D − 1) + 1
VB
[3]
Dove:
VF = Volume finale del mosto,
VB = Volume del mosto utilizzato per la bollitura del luppolo,
D = Densità del mosto finale.
Se quindi facciamo l’esempio di 20 litri di mosto finale con densità 1,05 dove pero’ si facciano
bollire solo 10 litri di mosto col luppolo e si aggiungano solo dopo 10 litri d’acqua, la densita’ del
mosto di bollitura sarà:
20
BG =
⋅ (1,05 − 1) + 1 = 1,1
10
Se le tangenti iperboliche non vi spaventano, invece della tabella si può utilizzare questa formula,
che ha anche il vantaggio di essere continua (non e’ molto logico infatti che se si fa bollire il mosto
per 5 minuti e 59 secondi si debba utilizzare UTIL%=5, e se si fa bollire il mosto per 6 minuti di
debba utilizzare UTIL%=6):
t − 31,32
UTIL% = 18,11 + 13,86 * HypTan
18,27
La formula completa, ricavata applicando il fattore di correzione Fcorr (con BG al posto di D) alla
formula base [1] è, nel caso in cui la densità del mosto sia minore di 1,050:
IBU =
t − 31,32
P ⋅ AA%
18,11 + 13,86 * HypTan
18,27
10 ⋅ V
mentre nel caso in cui sia maggiore di 1,050 è:
IBU =
P ⋅ AA%
10 ⋅ V
18,11 + 13,86 * HypTan
t − 31,32
18,27
5 ⋅ (BG − 0,85)
In entrambe le formule:
t = tempo di bollitura in minuti;
P = peso del luppolo in grammi;
AA% = percentuale di alfa-acidi presenti nel luppolo (espressa in punti percentuali, p.es. se AA%=
6% bisogna usare 6 nella formula);
V = volume finale del mosto in litri;
BG = Densità del mosto di bollitura, ricavabile con la formula [3] se necessario.
10.2.3 Formule e tabelle di Garetz
Poichè gli iso-alfa-acidi possiedono una leggera carica elettrica, possono andare persi in molte
maniere. Possono per esempio essere assorbiti dalle pareti cellulari del lievito (che viene poi
eliminato), o attaccarsi ai coaguli di proteine (anch’essi eliminati), rimanere all’interno dei filtri e
così via. Mentre non è chiaro se Rager abbia tenuto conto di questi fattori, possiamo invece
supporre che Garetz e Tinseth l’abbiano fatto.
Per quanto riguarda Garetz, è stato accusato di aver estrapolato a partire da dati di laboratorio
abbastanza scarsi, e di aver quindi generalizzato un po’ troppo i risultati trovati. I suoi valori di
estrazione sono stati tacciati di essere irrealistici in quanto troppo bassi.
Sebbene la formula principale sia la stessa utilizzata da Rager, Garetz introduce vari fattori di
correzione, che combina insieme per determinare il “fattore di aggiustamento combinato”, CA
(Combined Adjustments):
CA = GF HF TF
dove GF è il Fattore di Gravità (Gravity factor), HF e’ l’Hopping Rate Factor, TF è il Fattore di
Temperatura (Temperature Factor).
I numeri riportati in tabella 7 sono relativi ad un lievito a flocculazione media; Garetz ha però
fornito anche tabelle per lieviti a lenta e veloce flocculazione.
Tempo Bollitura
(minuti)
0-5
6 - 10
11 - 15
16 - 20
21 - 25
26 - 30
31 - 35
36 - 40
41 - 45
UTIL%
5.0
6.0
8.0
10.1
12.1
15.3
18.8
22.8
26.9
Tabella 7. Percentuale di utilizzazione secondo Garetz.
Per calcolare le IBU si parte anche qui dal calcolare la densita’ del mosto di bollitura BG, in modo
identico a quanto fatto per Rager (formula [3]).
Dalla BF si calcola quindi il fattore di gravità GF, che e’ in realta’ uguale al fattore di correzione
Fcorr proposto da Rager:
GF = 5 ⋅ (BG − 0,85)
Si noti che Garetz, almeno nella versione del suo articolo proposta nella pagina di Norm Pyle, non
specifica che tale fattore di correzione debba essere utilizzato solo per densita’ maggiori di 1,05.
L’Hopping Rate factor HF si calcola invece nel modo seguente:
HF =
VF IBU
*
+1
VB 260
Dove:
VF = Volume finale del mosto,
VB = Volume del mosto utilizzato per la bollitura del luppolo,
IBU= Valore finale delle IBU.
Il Fattore di Temperatura TF è invece basato sull’ altitudine, in quanto la temperatura di ebollizione
di un liquido varia con l’altitudine, e si calcola come segue:
ALT
TF =
* 0,02 + 1
168
Dove:
ALT = Altitudine alla quale si fa bollire il luppolo (in metri).
La formula finale risulta quindi:
t − 31,32
18,27
P ⋅ AA%
IBU =
ALT
VF IBU
10 ⋅ V
+1
5 ⋅ (BG − 0,85)
* 0,02 + 1
*
168
VB 260
18,11 + 13,86 * HypTan
[4]
Dove tutte le grandezze presenti sono gia’ state definite precedentemente.
C’è evidentemente una ulteriore complicazione, dovuta al fatto che la formula per calcolare le IBU
dipende dalle IBU stesse. Il valore finale puo’ essere quindi determinato in modo iterativo: si fissa
arbitrariamente un valore iniziale di IBU da utilizzare nella [4], e si calcola quindi in base a questo
un nuovo valore di IBU. Si ri-immette questo nuovo valore nella [4] e si ricalcola un nuovo valore
di IBU. Si ripete quindi lo stesso procedimento finché due IBU calcolate in due passi successivi non
siano sufficientemente vicine.
L’altra possibilita’, decisamente piu’ elegante, e che quindi spiegheremo piu’ in dettaglio, consiste
nel considerare la [4] come una equazione di secondo grado nell’incognita IBU, e risolverla. Il
risultato e’:
UTIL % * AA% * P
650 *VB * GF * TF
IBU = 130 *
[5]
VF / VB
Rispetto alle altre formule, quella di Garetz presenta anche un’altro problema. Mentre e’ lecito, sia
per Rager che per Tinseth, calcolare separatamente i contributi alle IBU di luppoli bolliti in
momenti diversi e poi sommarli (per esempio 25 IBU per il luppolo da amaro e 5 IBU per il luppolo
da aroma danno un totale di 30 IBU), lo stesso non si puo’ dire per la formula di Garetz, poiche’
UTIL% appare sotto una radice quadrata. La formula completa e’ in questo caso:
−1 + 1 +
IBU = 130 *
−1 + 1 +
UTIL%i * AA%i * Pi
i
650 * VB * GF * TF
VF / VB
dove UTIL%i , AA%i e Pi sono i fattori di utilizzazione, la percentuale di alfa acidi ed il peso di tutti
i luppoli che vengono fatti bolliere.
In realtà Garetz per complicare ulteriormente le cose propone anche un Fattore Lievito (YF), un
Fattore Pellet (PF), un Bag Factor (BF) ed un Fattore di Filtro (FF) per un risultato finale di:
CA = GF * HF * TF * YF * PF * BF * FF
Per un luppolo solo la formula sara’ del tutto simile alla [5], ma con i fattori aggiuntivi al
denominatore della frazione nella radice quadrata:
IBU = 130 *
−1 + 1+
UTIL% * AA% * P
650 * VB * GF * TF * YF * PF * BF * FF
VF / VB
mentre per piu’ luppoli bisogna tener conto del fatto che ogni luppolo puo’ avere un Pellet Factor
diverso:
UTIL%i * AA%i * Pi
PFi
i
−1 + 1 +
650 *VB * GF * TF * YF * BF * FF
IBU = 130 *
VF / VB
10.2.4 Formule e tabelle di Tinseth
Glenn Tinseth propone una tabella bidimensionale per la determinazione del fattore UTIL%, che
riportiamo in Tabella 8. Per prima cosa si seleziona la colonna corrispondente alla densità del mosto
di bollitura, e poi si preleva il numero dalla riga relativa al tempo di bollitura, che sarà l’UTIL
desiderato. Si noti che per ottenere l’UTIL% corrispondente bisogna moltiplicare l’UTIL così
estratto per 100.
Boil
Time
(min)
0
3
6
9
12
15
18
21
24
27
30
33
36
39
42
45
48
51
54
57
60
70
80
90
120
Original Gravity
1.030 1.040 1.050
1.060
1.070
1.080
1.090
1.100
1.110
1.120
1.130
0.000
0.034
0.065
0.092
0.116
0.137
0.156
0.173
0.187
0.201
0.212
0.223
0.232
0.240
0.247
0.253
0.259
0.264
0.269
0.273
0.276
0.285
0.291
0.295
0.301
0.000
0.026
0.049
0.070
0.088
0.105
0.119
0.132
0.143
0.153
0.162
0.170
0.177
0.183
0.189
0.194
0.198
0.202
0.205
0.208
0.211
0.218
0.222
0.226
0.230
0.000
0.024
0.045
0.064
0.081
0.096
0.109
0.120
0.131
0.140
0.148
0.155
0.162
0.167
0.172
0.177
0.181
0.184
0.188
0.190
0.193
0.199
0.203
0.206
0.210
0.000
0.022
0.041
0.059
0.074
0.087
0.099
0.110
0.120
0.128
0.135
0.142
0.148
0.153
0.158
0.162
0.165
0.169
0.171
0.174
0.176
0.182
0.186
0.188
0.192
0.000
0.020
0.038
0.054
0.068
0.080
0.091
0.101
0.109
0.117
0.124
0.130
0.135
0.140
0.144
0.148
0.151
0.154
0.157
0.159
0.161
0.166
0.170
0.172
0.176
0.000
0.018
0.035
0.049
0.062
0.073
0.083
0.092
0.100
0.107
0.113
0.119
0.124
0.128
0.132
0.135
0.138
0.141
0.143
0.145
0.147
0.152
0.155
0.157
0.161
0.000
0.017
0.032
0.045
0.056
0.067
0.076
0.084
0.091
0.098
0.103
0.108
0.113
0.117
0.120
0.123
0.126
0.129
0.131
0.133
0.135
0.139
0.142
0.144
0.147
0.000
0.015
0.029
0.041
0.052
0.061
0.069
0.077
0.083
0.089
0.094
0.099
0.103
0.107
0.110
0.113
0.115
0.118
0.120
0.121
0.123
0.127
0.130
0.132
0.134
0.000
0.014
0.026
0.037
0.047
0.056
0.063
0.070
0.076
0.082
0.086
0.091
0.094
0.098
0.101
0.103
0.105
0.108
0.109
0.111
0.112
0.116
0.119
0.120
0.123
0.000
0.031
0.059
0.084
0.106
0.125
0.142
0.158
0.171
0.183
0.194
0.203
0.212
0.219
0.226
0.232
0.237
0.241
0.246
0.249
0.252
0.261
0.266
0.270
0.275
0.000
0.029
0.054
0.077
0.097
0.114
0.130
0.144
0.157
0.168
0.177
0.186
0.194
0.200
0.206
0.212
0.216
0.221
0.224
0.228
0.231
0.238
0.243
0.247
0.252
Tabella 8: Percentuale di utilizzazione secondo Tinseth, in funzione del tempo di bollitura e della densita’ del mosto.
Alternativamente, come per gli altri due Autori, si può utilizzare una formula per la determinazione
di UTIL%.
Secondo Tinseth, UTIL% e’ composto da due fattori empirici, uno che tiene conto del tempo di
bollitura (boil time factor, BTF) ed uno che tiene conto della riduzione dei valori di estrazioni per
densita’ piu’ elevate del mosto di bollitura (bigness factor, BF).
In particolare:
BTF =
1 − e −0.04*t
4,15
BF = 1,65 * e
−
( BG −1)
0 ,111
Il risultato finale è quindi:
IBU =
−
10 * P * AA% 1 − e −0.04*t
*
*1,65 * e
4,15
V
( BG −1)
0 ,111
Dove con riferimento a tutte e tre le formule:
BG = densità del mosto di bollitura, calcolabile con la [3], se necessario
t = tempo in minuti.
Tinseth commenta che i numeri che appaiono nelle sue equazioni sono a rigore validi solo per il suo
processo, e che in effetti ognuno dovrebbe determinare i valori più adatti alle proprie tecniche e alle
proprie attrezzature. Suggerisce comunque di modificare solo il fattore 4.15, e di non modificare gli
altri. Inoltre, suppone che la forma della sua curva col tempo di bollitura sia più realistica di quella
di Rager e di Garetz, come proverebbe la concordanza dei suoi dati con quelli derivati
indipendentemente da R. Mosher.