Le pouvoir du pH

Le niveau de pH dans votre moût, votre moût et votre bière affecte des processus allant de la fonction enzymatique à l’extraction du houblon en passant par la vitalité des levures. Comprendre le pH vous aide à manipuler les niveaux de pH pour obtenir une bière au bon goût.

Mais si le pH est important, essayer de le comprendre peut être une affaire déroutante. Votre magasin de homebrew propose des bandelettes de test de pH et probablement des pH-mètres plus chers et plus élaborés. Les gens parlent du pH de l’eau, de l’empâtage et du moût. Mais qu’est-ce que le pH, qu’est-ce qui est important à ce sujet, et qu’avez-vous vraiment besoin de savoir sur le pH en tant que brasseur amateur ?

Ce que c’est

Le terme pH exprime le degré d’acidité ou d’alcalinité d’une solution, dans lequel ” p ” est le logarithme négatif de ” H “, la concentration en hydrogène (pH = -log). Le niveau de pH est mesuré sur une échelle de 1 à 14, 7 étant neutre, moins de 7 acide, et plus de 7 alcalin (également appelé basique). Comme l’échelle utilise l’exposant de 10 dans l’échelle logarithmique, une solution de pH 5, par exemple, sera 10 fois plus acide qu’une solution de pH 6 et 100 fois plus acide qu’une solution de pH 7.

Définitions techniques mises à part, que signifie le pH, au sens pratique, pour le brasseur amateur ? Le pH du moût affecte l’activité des enzymes et est critique pour les amylases (une famille d’enzymes) responsables de la saccharification (conversion de l’amidon du malt en sucres fermentescibles, notamment le maltose) et de la liquéfaction. Les différentes enzymes requises dans le moût fonctionnent à des niveaux de pH optimaux différents, mais un juste milieu est atteint entre les pH 5,2 et 5,5. Cela signifie que les levures sont en bonne santé et qu’elles fonctionnent bien à un pH d’environ 5,5. Au fur et à mesure que les levures fermentent le moût, le pH diminue et crée un environnement de plus en plus inhospitalier pour les bactéries. Atteindre le bon pH de la trempe affectera également de manière significative le taux d’extraction du houblon dans l’ébullition, facilitera la bonne précipitation des protéines, la clarification du moût et la prise de couleur, et affectera finalement la saveur de la bière.

Comment le pH fonctionne dans le brassage

Avant de manipuler le pH pour atteindre des niveaux optimaux dans la trempe et le moût, il est sage de revoir certains principes de base de la chimie et de la biologie. Une qualité fondamentale des systèmes biologiques est leur capacité à maintenir l’homéostasie (rester le même). Bien que les systèmes échangent constamment des matériaux avec leur environnement, ils maintiennent un environnement interne relativement stable. Le maintien d’un pH stable et la résistance aux changements soudains de pH sont des exemples de cette qualité. En ce qui concerne le pH, les systèmes maintiennent cette stabilité grâce à l’utilisation de “tampons”. Par exemple, en raison de la présence de tampons dans le corps humain, nous pouvons boire de la bière, dont le pH est de 4 à 4,5, alors que notre sang maintient un pH extrêmement constant d’environ 7,4.

Dans une solution d’eau pure (H20)au pH neutre 7, certaines molécules d’eau vont s’ioniser, ou se dissocier, en ions H+ et en ions OH-. Comme l’eau est pure, il y aura toujours le même nombre d’ions H+ et OH-. Cependant, lorsqu’un composé contenant des ions H+ est introduit dans l’eau, la concentration en ions H+ augmente. La plus grande concentration d’ions H+ rend l’eau plus acide, ce qui fait baisser le pH. Les tampons maintiennent un pH constant parce qu’ils se combinent aux ions H+ et les éliminent de la solution (comme dans cet exemple) ou les réintroduisent, ce qui revient à ” absorber ” l’acide ou la base. Si suffisamment d’acide ou de base est ajouté, il finira par surmonter le tampon et le pH augmentera ou diminuera en conséquence.

L’orge maltée contient des phosphates, qui sont des tampons acides. Faire un moût de céréales mélangées à de l’eau fera en sorte que les tampons de phosphate atteignent un pH naturel d’environ 5,6. Par conséquent, le pH initial de votre eau de brassage n’a pas d’importance car l’interaction entre les ions dans l’eau et les composants tampons du malt modifiera toujours le pH de l’eau. Rappelez-vous que la plage de pH optimale de la trempe se situe entre 5,2 et 5,5. Le pH de la trempe doit donc baisser un peu pour assurer une conversion complète, une bonne utilisation du houblon et d’autres caractéristiques souhaitables. C’est là que l’eau de brassage entre en jeu. Si le pH de l’eau de brassage peut être sans conséquence, sa concentration en ions est de la plus haute importance.

Le pH et l’eau de brassage

Savoir quelle est la teneur en minéraux de votre eau peut vous aider à obtenir le bon pH dans votre moût. Tous les fournisseurs d’eau municipaux publient un rapport sur la qualité ou l’analyse de l’eau qu’ils vous enverront sur demande. Si vous brassez avec de l’eau de puits ou de l’eau en bouteille, vous devriez faire analyser l’eau ou contacter votre fournisseur d’eau pour obtenir une analyse. Si votre approvisionnement en eau provient d’une rivière dont le niveau varie ou qui est sujette à des fluctuations dues aux précipitations, les concentrations d’ions peuvent varier fortement à différentes périodes de l’année.

Les ions importants qui affecteront le pH du moût sont le calcium, le magnésium et les ions carbonate et bicarbonate. Ces ions doivent être indiqués sur votre rapport d’eau en parties par million (ppm) ou en milligrammes par litre (mg/l) – ce sont des mesures égales. Le calcium est l’ion clé capable de surmonter le pouvoir tampon des phosphates du malt et d’abaisser le pH du moût dans la fourchette acceptable de 5,2 à 5,5. La concentration idéale de calcium doit se situer entre 50 et 150 ppm. Le magnésium agit à peu près de la même façon que le calcium, mais il est moins efficace pour réduire le pH du moût. Les concentrations idéales de calcium doivent toutefois être équilibrées par de faibles niveaux de carbonate-bicarbonate. Les ions carbonate et bicarbonate ont un effet contraire sur le calcium. Les bicarbonates, en particulier, sont de puissants tampons alcalins et, en grande quantité, ils élèvent le pH du moût à des niveaux inacceptables. Les ions carbonate et bicarbonate doivent être maintenus à moins de 50 ppm.

Les ions carbonate et bicarbonate seront souvent regroupés sur un rapport d’eau et appelés “CO3″. Ils peuvent ne pas être répertoriés séparément, mais ils peuvent être inclus dans les rubriques de l’alcalinité et de la dureté et appelés ” CaCO3 “, qui décrit l’alcalinité et la dureté comme la présence combinée du calcium et des ions carbonate et bicarbonate. Vous devez comparer les deux chiffres d’alcalinité et de dureté. Si l’indice d’alcalinité est supérieur à l’indice de dureté, vous devrez peut-être éliminer les ions carbonate de l’eau pour éviter d’augmenter le pH du moût. Si l’indice de dureté est supérieur à l’indice d’alcalinité, le rapport entre le calcium et les ions carbonate est probablement bien adapté au brassage. Si les deux chiffres sont égaux ou sont tous deux faibles (moins de 50 ppm), il vous suffira probablement de rajouter un peu de calcium provenant du sulfate de calcium ou du chlorure de calcium dans l’eau pour qu’elle soit satisfaisante pour le brassage.

Manipulation du pH dans la brasserie domestique

Comme nous l’avons vu, la concentration en ions dans l’eau de brassage aura un grand effet sur le pH du moût. Le type de malt est un autre facteur contributif important. Les malts foncés, par exemple, sont naturellement acides et surmonteront le pouvoir tampon des eaux carbonatées, faisant chuter le pH dans la bonne fourchette. Pour l’instant, supposons que nous ne brassons que des bières pâles.

Rappelons-nous que les changements du pH du moût, du moût ou de la bière seront dus à l’ajout ou au retrait d’ions minéraux ou à l’ajout d’acides organiques. L’ajout de sels minéraux est la façon la plus courante d’ajuster le pH du mash. Les sels minéraux, comme le gypse, sont des composés formés par un ion chargé positivement et un ion chargé négativement. Le gypse combine l’ion calcium avec l’ion sulfate et constitue une excellente source de calcium pour aider à acidifier le moût. L’ajout d’une cuillère à café de gypse à cinq gallons d’eau augmentera le niveau de calcium d’environ 60 ppm. Si votre eau de brassage est très douce (pauvre en minéraux totaux), vous pouvez ajouter du gypse pour augmenter le niveau de calcium. Si votre eau est riche en carbonates, faire bouillir l’eau pendant 30 minutes avec du calcium (présent dans l’eau ou ajouté sous forme de gypse) fera que le calcium et les carbonates se combineront et précipiteront, formant un résidu blanc dans votre bouilloire. Décantez l’eau de ce résidu, en laissant les carbonates (et le calcium) derrière vous. Comme vous venez d’éliminer une grande partie du calcium bénéfique ainsi que les carbonates nuisibles, vous devrez peut-être ajouter du gypse à l’eau pour augmenter à nouveau les niveaux de calcium avant l’empâtage.

Si vous voulez brasser une pilsner classique en utilisant des malts pâles et une eau douce, vous voudrez peut-être employer un repos acide pour vous assurer que le pH tombe dans la bonne fourchette. Pendant un repos acide, l’enzyme phytase décompose la phytine, un phosphate contenant à la fois du calcium et du magnésium qui se trouve dans le grain, en acide phytique. En d’autres termes, la phytase contribue à abaisser le pH du moût. C’est particulièrement important pour les eaux qui contiennent trop peu de calcium pour abaisser le pH, comme l’eau de Plzen, la ville d’origine de la pilsner. L’enzyme fonctionne mieux à des températures comprises entre 86° et 128° F.

Le repos acide va acidifier le moût dans la bonne fourchette et fournira également des minéraux et des nutriments pour la levure. Un repos acide sera inutile pour les bières fabriquées à l’aide de tout malt fortement touraillé, comme les malts cristal et foncés et même les malts pâles britanniques, car ces malts seront suffisamment acides par eux-mêmes pour abaisser le pH de l’empâtage.

L’autre alternative à l’acidification de l’empâtage consiste à ajouter de l’acide lactique. L’acide lactique se mélange très bien avec la bière et n’ajoutera pas de saveurs indésirables. Vous devriez pouvoir le trouver dans votre magasin de brassage à domicile accompagné d’un mode d’emploi.

Encore une fois, les malts foncés sont naturellement acides et abaisseront le pH de l’empâtage. Même les malts de cristal auront certains effets acides, et la solution la plus simple à une mauvaise eau de brassage est d’utiliser une proportion de malts foncés. De nombreux grands centres de brassage du monde, en particulier Londres, Dublin et Munich, ont une eau pauvre en calcium et riche en carbonates. L’alcalinité de l’eau rend difficile le brassage des ales pâles ou des lagers sans acidification du moût. Mais parce qu’ils brassent traditionnellement des bières plus foncées, comme les porters, l’acidité du malt est capable de surmonter le tamponnement de l’eau carbonatée.

PH et eau de barbotage

Le pH de l’eau de barbotage devrait être inférieur à 6. Un pH plus élevé se couple à des températures trop élevées de l’eau de barbotage pour extraire les tanins, les silicates et d’autres composés indésirables du grain, ce qui crée des saveurs astringentes en sortie et une bière trouble et brumeuse. Un pH trop élevé ne devrait pas poser de problème car l’eau de barbotage se mélangera au moût et son pH sera naturellement abaissé. Cependant, si votre eau est très alcaline et que vous l’avez traitée en la faisant bouillir pour précipiter le calcium et les carbonates pour le moût, vous devriez faire de même avec l’eau de barbotage. L’utilisation d’une eau de barbotage non traitée et fortement carbonatée peut augmenter le pH de l’écoulement au-dessus des niveaux acceptables.

À moins que vous ne brassiez des bières très spécialisées en utilisant des malts sous-modifiés, des malts très pâles ou une eau douce, vous ne devriez pas trop vous soucier du pH. Vous pouvez avoir besoin de faire quelques ajustements comme faire bouillir ou ajouter du gypse, mais pour la plupart, le moût s’occupera de lui-même. Les pH-mètres coûteux vous donneront des lectures de pH très précises mais ne sont probablement nécessaires que si vous visez des résultats très spécifiques.

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