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Densità: il densimetro e il rifrattometro

Densimetro

Prima di spiegare le caratteristiche e il funzionamento del densimetro iniziamo con il definire che cos'è la densità: la densità di un corpo in fisica è definita come la massa in rapporto al volume, indicando la densità con ρ, la massa del corpo con m e il volume con V possiamo scrivere:

ρ=m/V

Il densimetro è quello strumento che ci permette di misurare la densità di un corpo (nel nostro caso specifico un fluido). Il principio alla base del densimetro è il teorema di Archimede che afferma che ogni corpo immerso in un fluido riceve una spinta verticale dal basso verso l'alto, uguale per intensità al peso del volume del fluido spostato.

Densimetro Densimetro


Esistono due tipologie di densimetro: a peso costante e a volume costante. Il primo è più immediato nell'uso, mentre il secondo consente una maggiore precisione a scapito della comodità. La maggioranza dei densimetri di uso comune, così come quelli che vengono forniti nei kit per birrificare, sono a Peso Costante.
Occorre tenere sotto osservazione l'evolversi della densità del mosto per poter valutare i progressi della fermentazione del mosto di birra.
Per misurare la densità occorre riempire il cilindro test per i 2/3 con un campione del mosto di birra, immergere il densimetro e lasciarlo galleggiare attendendo qualche decina di secondi affinché si stabilizzi.
A questo punto basta leggere sulla scala di valori stampata direttamente sul densimetro il valore che fa riferimento al livello del liquido.
Va tenuto conto ora che il densimetro è realmente preciso solo in assenza di anidride carbonica e ad una temperatura di 20°C.
Come fare quindi per ottenere una misura il più possibile corretta?
Per quanto riguarda la temperatura occorre correggere la nostra misurazione in base alla temperatura reale alla quale viene eseguita secondo i parametri forniti dalla tabella a destra. Per risolvere il problema della schiuma dovuta alla presenza di anidride carbonica che potrebbe modificare il corretto valore di densità fino a 4 gradi si può procedere a "sgasare", o per usare un termine tecnico decarbonare, il mosto di birra.
E' sufficiente munirsi di due barattoli per conserve in cui fare a turno cadere il mosto in modo da liberare l'anidride carbonica ivi contenuta; la procedura va ripetuta per una ventina di volte. Una volta terminato questo travaso ripetuto per cascata si può anche chiudere uno dei due vasetti con dentro il nostro mosto ed agitarlo.

Temperatura 0 2 4 6 8 10 12 14 16
Correzione -1.6 -1.7 -1.8 -1.7 -1.6 -1.5 -1.3 -1.1 -0.8
Temperatura 18 20 22 24 26 28 30 32 34
Correzione -0.4 0.0 0.4 0.9 1.4 1.9 2.5 3.1 3.7
Temperatura 36 38 40 42 44 46 48 50 52
Correzione 4.4 5.1 5.9 6.6 7.4 8.3 9.1 10.0 10.9
Temperatura 54 56 58 60 62 64 66 68 70
Correzione 11.8 12.8 13.8 14.8 15.8 16.9 18.0 19.1 20.3
Temperatura 72 74 76 78 80 82 84 86 88
Correzione 21.4 22.6 23.8 25.0 26.3 27.6 28.9 30.2 31.5


Una volta terminate queste operazioni il mosto è pronto per essere misurato con il densimetro e offrici una misurazione libera dal condizionamento dell'anidride carbonica e quindi il più attendibile possibile.
Va comunque fatto notare che la decarbonazione non è un'operazione essenziale poiché l'errore di 4 punti è comunque in positivo (ovvero vengono misurati 4 punti di densità in più rispetto a quella effettiva) per cui ha come unico possibile effetto quello di ritardare l'imbottigliamento cosa che non preclude la buona riuscita della nostra birra.

Rifrattometro

Il rifrattometro, a differenza del densimetro, è uno strumento di misura ottico che tramite l'indice di rifrazione di una sostanza ne determina la densità.
Il principale vantaggio del rifrattometro è quello di realizzare misure solamente con una goccia della sostanza da analizzare, questo permette di realizzare molteplici misure senza avere grosse perdite di birra.
Inoltre il fatto di utilizzare sono una goccia come campione rende molto più agevole il raffreddamento del campione stesso. Infatti il rifrattometro, come detto per il densimetro, viene tarato ad una temperatura di 20°C per le sue misure.

Rifrattometro con custodia Rifrattometro

 

Le misure fatte com il rifrattometro vengono eseguite su scala Brix (scala molto utilizzata nell'industria alimentare). Un grado Brix (simbolo °Bx) corrisponde a 1 parte di sostanza solida (nel nostro caso specifico zucchero) in 99 parti di soluzione. Per esempio una soluzione a 25°Bx contiene 25 grammi di sostanze solide in 100 grammi di liquido totale.
Una volta effettuata la misurazione in Bx tramite una apposita conversione si può arrivare al valore della gravità specifica, per farlo si può utilizzare il primo form presente su questa pagina del sito di Brewer's Friend oppure la seguente tabella:

Brix (20°C) Densità (20°C)
0.0 1000
1.0 1004
2.0 1008
3.0 1012
4.0 .016
5.0 1020
6.0 1024
7.0 1028
8.0 1032
9.0 1036
10.0 1040
11.0 1044
12.0 1048
13.0 1053
14.0 1057
15.0 1061
16.0 1065
17.0 1070
18.0 1074
19.0 1079
20.0 1083
21.0 1088
22.0 1092
23.0 1097
24.0 1101
25.0 1106
26.0 1110
27.0 1115
28.0 1120
29.0 1124
30.0 1129
31.0 1134
32.0 1139

 

Queste misure, come detto, devono essere effettuate a 20°C cosa non difficile con il rifrattometro visto l'esigua quantità del campione.
Nel caso che, per qualche motivo, non si possa portare il campione a 20°C è possibile utilizzare la seguente tabella per compensare la misurazione:

Temperatura °C Correzione °Bx
8 - 0.6
10 - 0.6
12 - 0.4
14 - 0.3
16 - 0.2
18 - 0.1
20 0
22 + 0.1
24 + 0.2
26 + 0.4
28 + 0.6
30 + 0.7
32 + 0.9
34 + 1.1

 

Di seguito mostriamo un particolare del vetro porta campione del rifrattometro e di come si presenta la scala in cui leggere la misura:

Campione rifrattometro Scala rifrattometro

 

Per eseguire una misurazione il più accurata possibile occorre poi tenere conto che il campione che andremo a misurare a fine fermentazione contiene alcol che influenza il grado di rifrazione del campione da misurare. In questo caso (ovvero quello in cui nel campione da misurare sia contenuto dell'alcol) occorre compensare la misurazione e per farlo il metodo più semplice è utilizzare il secondo form presente su questa pagina di Brewer's Friend dove inserendo la OG (Original Gravity ovvero la densità misurata prima dell'inizio della fermentazione) e la FG (Final Gravity la densità misurata una volta terminata la fase di fermentazione), e settando correttamente il valore "Wort Correction Factor", posso trovare la misura della FG corretta in base alla quantità di alcol presente nel mosto e di conseguenza anche il grado alcolico, che viene desunto dai valori di OG e FG, alla voce "Alcohol By Volume".

 

Ovviamente sarebbe troppo bello (e troppo comodo) se fosse tutto così semplice... Invece è qui che la faccenda si complica.
Parliamo di come identificare il corretto valore della voce:"Wort Correction Factor"
Questo valore, come spiegato dai nostri amici di Brewer's Friend alla seguente pagina, è specifico per ogni strumento (e anzi volendo complicare maggiormente le cose posso dirvi che è specifico per ogni strumento e per ogni tipologia di zucchero presente nel mosto, poichè non tutti gli zuccheri rifrangono la luce allo stesso modo). Motivo questo per cui il solo modo per trovare il corretto "Wort Corrector Factor" del vostro rifrattometro sarà quello di calcolarlo in base ad una media di misurazioni che dovrete realizzare, possibilmente, con un campione di cotte il più vario possibile.
A questo scopo alla pagina sopra linkata troverete anche un file di excel da scaricare che vi permetterà di catalogare le vostre misurazioni cotta dopo cotta.

Se quindi pensavate di potervi disfare del densimetro non appena acquistato il vostro primo rifrattometro.... Avete fatto i conti senza l'oste!!