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Riflessioni da nerd sul priming in bottiglia

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Per priming si intende quella fase in cui il lievito fa ripartire la fermentazione in un contenitore sotto pressione. La CO2 così prodotta, non potendosi disperdere nell’ambiente, si dissolve nella birra rendendola frizzante. Di solito, nell’ambito della produzione casalinga, si fa ripartire la fermentazione in bottiglia aggiungendo un qualsiasi composto fermentabile che può essere semplice zucchero da tavola, destrosio (corn sugar) ma anche miele, estratto di malto o mosto non ancora fermentato. I più temerari (e tradizionalisti) imbottigliano la birra prima che la fermentazione sia terminata in modo che il lievito, consumando gli ultimi punti di densità, produca la CO2 necessaria.

Le leggi che governano questo processo sono piuttosto complicate e mediamente al di là della mia portata (leggi di equilibrio e solubilità dei gas). Esistono diversi tool online (come questo) che permettono di calcolare facilmente la quantità di zucchero da aggiungere al momento dell’imbottigliamento per arrivare a un determinato livello  di carbonazione (misurata in volumi).

Tuttavia, credo che sia utile comprendere (almeno a grandi linee) i macro fenomeni che si nascondono dietro questi tool. Non tanto per farsi i calcoli a mano ogni volta che si imbottiglia, ma per avere un minimo di sensibilità e intercettare al volo un potenziale errore (magari per una unità di misura sbagliata). Visto che ho deciso finalmente di utilizzare il destrosio per il priming, ho impegnato un po’ di tempo per rispondere ad alcune domande che  mi ronzavano in testa:

  • quanto destrosio utilizzare?
  • quanto alcol viene prodotto dal lievito durante la ricarbonazione in bottiglia?
  • quanti volumi di CO2 vengono liberati dal lievito per ogni punto di densità consumato?

Anzitutto, come ho già scritto in un altro post, il destrosio, pur fermentando più velocemente dello zucchero da tavola (lo si usa per questa ragione), è meno fermentabile a parità di peso poiché contiene il 9% di acqua. Questo si traduce in un minore potenziale del destrosio rispetto allo zucchero da tavola (cfr. link).

Potenziale destrosio vs zucchero da tavola

Inspiegabilmente, Beersmith riporta lo stesso valore per il potenziale di zucchero e destrosio (non chiedetemi perché, magari sarà un altro bug). L’errore non è madornale (parliamo di un 10% di differenza nei due casi), ma non capisco la ragione alla base di questa scelta. Anche il calcolatore della versione desktop del software, nel tab per il calcolo della carbonazione, alla voce “corn sugar” fornisce in realtà il valore (in grammi) corrispondente allo zucchero da tavola.

Tornando a noi. L’immagine sopra ci dice che, per aumentare di 1 punto la densità della birra in fase di priming, dovrò aggiungere:

  • 1/0,384 = 2,60 grammi di zucchero da tavola, oppure
  • 1/0,350 = 2,86 grammi di destrosio (10% in più rispetto allo zucchero da tavola).

La domanda successiva è: quanta CO2 e quanto alcol produce questo punto di densità quando viene consumato dal lievito in bottiglia? Dopo un po’ di smanettamento con calcolatori online e varie formule, sono arrivato alla seguente conclusione:

Effetti del priming

Due sono le implicazioni secondo me importanti:

  1. è sufficiente imbottigliare la birra tre punti prima che la fermentazione sia finita per aumentare di 2 volumi la carbonazione in bottiglia. Questo può portare facilmente a bottiglie bomba (sovracarbonazione).
  2. il priming aumenta il contenuto in alcol della birra: più carboniamo, più alcol verrà prodotto in bottiglia (il lievito consuma più punti di densità). Se per carbonazioni basse questo è poco influente, per birre più carbonate il contributo può arrivare oltre gli 0,5 ABV.

Questa semplice tabella che ho costruito aiuta a rendere l’idea:

densità ABV priming

Vediamo che ai livelli di carbonazione di una weizen (dai 3 ai 4 volumi) l’aumento di alcol in ricarbonazione non è trascurabile: siamo intorno a +0,5 ABV (la birra passa da 4,5 ABV a 5 ABV dopo la rifermentazione in bottiglia).

Un’ultima nota prima di chiudere. Per valutare gli effetti del priming sui volumi totali, bisogna tener conto della CO2 rimasta in soluzione nella birra dopo la fermentazione. Questa dipende da tanti fattori, ma principalmente è funzione della massima temperatura raggiunta una volta terminata la fermentazione (i gas tendono a uscire dalla soluzione all’aumentare della temperatura). Se il contenitore non è sotto pressione (come non lo sono i nostri fermentatori), la CO2 prodotta si disperde nell’ambiente. Raffreddare la birra dopo la fermentazione non fa rientrare la CO2 in soluzione poiché il fermentatore non è sotto pressione. Se invece raffreddiamo la birra nel corso della fermentazione (evento raro), la CO2 che viene prodotta tenderà a rimanere di più in soluzione aumentando la concentrazione di CO2.

Facciamo un esempio:

  • manteniamo la temperatura a 18°C per i 3/4 della fermentazione
  • alziamo a 20°C sul finale
  • raffreddiamo a 2°C una vota finita la fermentazione.

La temperatura di riferimento per valutare la CO2 residua è 20°C e non 2°C, dato che la fermentazione era terminata a 20°C. Quanta CO2 rimane nella birra a fine fermentazione? Smanettando con i calcolatori online (senza ricorrere a complicate formule) possiamo prendere i seguenti valori come riferimento di massima:

.

residua

Risulta evidente come questo valore sia fortemente dipendente dalla temperatura. Nella tabellina sopra ho preso come riferimento il valore residuo a 20°C, situazione più comune per le alte fermentazioni.

25 Comments

  • Stefano says:

    Oh finalmente un post che ho capito dall’inizio alla fine! 🙂

  • Stefano says:

    p.s. comunque anche secondo me Beersmith (anche nella nuova versione) sbaglia i calcoli…

  • Stefano says:

    ah, ma sei sicuro che in tabella hai riportato i valori giusti dei Vol Co2? Mi sembrano sbagliati…

  • Stefano says:

    Es. Se 3 gr/lit di zucchero danno 1,2 punti di densità e un punto di densità da 0,65 vol Co2 perché in tabella trovo che 3 gr/lit danno 1,6 vol Co2? Non dovrebbero essere 0,78 (1,2 *0,65)???

    • Frank says:

      Perché non stai attento. 🙂 C’è scritto “vol a 20°C, devi quindi aggiungere gli 0,86 residui nella birra. 0,78 + 0,86 = 1,6. E per fortuna che era un post che avevi capito dall’inizio alla fine, Ste’! Ah ah (rido sotto e sopra i baffi). Magari però non si capisce bene la tabella.

      • Stefano says:

        Ecco allora non si capisce dalla tabella che avevi incluso anche i vol di Co2 residui della fermentazione

        • Frank says:

          Cè scritto in fondo all’articolo… ma vabbè: cercherò di renderlo più chiaro. Lo faccio solo per te.

          • Stefano says:

            sei un amore

            p.s. io comunque c’ho già il mio excel per i calcoli del priming… prrrrrr

  • Marcello Princiotta says:

    Ciao Frank, seguo sempre i tuoi pezzi come sempre chiari ed esaustivi. A proposito di priming, vorrei dirti quello che succede alle mie birre.
    Premesso che uso una camera di fermentazione a T controllata tramite pozzetti, stc10000, fasce riscaldanti etc… Dopo aver controllato per bene la FG, o almeno credo visto che rimane su valori ottimali e stabili per più di 36-48 ore, passo ad imbottigliare, aggiungendo zucchero da tavola sciolto in poca acqua, fatto bollire e poi raffreddato, direttamente nel fermentatore. Riguardo ai vol. di CO2 desiderati, mi mantengo, a seconda dello stile, sempre nei minimi. Sia per le basse che per le alte mi attengo sempre alle temperature di rifermentazione suggerite. Le prove ed i test nelle settimane successive vanno sempre bene. Dopo di che passo le bottiglie in un frigo controllato dal stc1000 con una T costante di 7 gradi. Mano mano che passano le settimane, fino ad arrivare a 2, 3 ed anche più mesi, il livello di CO2 cresce sempre di più portando le bottiglie ad una sovracarbonazione. Praticamente, indifferentemente dallo stile e dai volumi di CO2 desiderati, mi vengono fuori delle birre molto frizzanti, con molta schiuma ( ma no gushing). Tutto ciò solo dopo almeno due mesi dall’imbottigliamento, non prima.
    Può essere che la fermentazione primaria non fosse ancora finita? Però la FG era stabile per almeno 36-48 ore.
    Per il priming uso una bilancia digitale al decimo di grammo e, come detto prima, mi mantengo nel range più basso del volume di CO2 desiderato.

    Un’ultima annotazione: per tutte le alte, faccio 3-4 giorni di winterizzazione prima di imbottigliare, mentre per le basse lagerizzo almeno un mese a 1,5-2,0 gradi.
    Marcello

    • Frank says:

      Premesso che secondo me 36-48 ore di densità stabile sono poche (io di solito aspetto tre/quattro giorni) molto dipende dal lievito. Quelli inglesi, per esempio, spesso continuano a lavorare per settimane: se non hai pazienza o voglia di tenere occupato il fermentatore (come spesso accade a me) carbona molto meno. Altri lieviti riprendono a volte a lavorare in bottiglia dopo mesi (molti lo hanno sperimentato con l’US05). Altre volte, come per esempio in birre con ABV alto, il lievito arriva stanco alla fine e consuma molto lentamente gli ultimi due/tre punti. Insomma, ci sono casi e casi che solo l’esperienza ti permette di gestire. Il consiglio è di aspettare un pò di più prima di imbottigliare (magari alzando di un paio di gradi la temperatura sul finale), segnarti i comportamenti dei vari lieviti e comunque carbonare un pò meno.

      • Lester says:

        Ciao Frank,
        Marcello ha descritto esattamente il mio stesso problema con l’unica differenza che io carbonavo con una quantità media e non minima di zucchero disciolto in acqua mediante bollitura … quindi il mio problema è anche accentuato rispetto a Marcello ..
        Effettivamente le mie ultime birre soffrono di questo problema , evidente soprattutto dopo alcuni mesi . Complimenti davvero per il sito , un vero pozzo di informazioni da cui attingere .

  • Marcello Princiotta says:

    Grazie Frank!

  • Emanuele says:

    Complimenti mi hai appenato evidenziato un errore che facevo sistematicamente, cioè quello di considerare la temperatura finale di fermentazione e non la massima raggiunta durante essa. Per fortuna che al massimo le birre sono venute meno carbonate e non troppo. Grazie del chiarimento!

  • Leonardo says:

    Grazie Frank! Ma quindi se, ad esempio, voglio ottenere 3 volumi di carbonazione, devo sottrarre al calcolo che fa beersmith la quantità di CO2 residua nella birra fermentata? (quindi 3 – 0.86, se la birra ha fermentato a T max 20 gradi)

  • Tom says:

    Ciao Frank, buongiorno !
    Innanzitutto complimenti per l’articolo, che è molto utile ( io ad ora ignorantemente mettevo sempre 3/3.5 grammi lt indipendentemente dal tipo di birra). Adesso ho una birra che ho messo in frigo per la winterizzazione, ma la densità finale era 1015 ( misurata a circa 2 giorni e mezzo di distanza). Uso un Us 05, che so che solitamente arriva a densità finale basse, però è vero che in ricetta ho il 10% di Carapils, che so che contiene una buona parte di zuccheri difficilmente fermentabili…. secondo te mi devo preoccupare di questa densità alta per il conto dello zucchero ?

    • Frank says:

      Ciao Tom, 1015 come densità finale non è particolarmente alta, molto dipende dalla temperatura di mash e soprattutto dalla OG. Cmq lo scopriremo solo vivendo… 🙂

      • Tom says:

        monostep a 67 fino a conversione ( in tutto c’è stato una 80 di minuti forse ), e poi Og iniziale era di circa 1052….cmq io mi tengo leggermente basso con lo zucchero e poi…la berrò in fretta 😉
        Grazie Frank !!

  • Stefano says:

    Buongiorno Frank. Mi chiamo Stefano e ti faccio i complimenti per il blog che segue sempre assiduamente, sia da amante di HomeBrew che da Ingegnere e per questo mi ritrovo molto nei tuoi ragionamenti. Detto questo volevo farti una domanda. Sono già ormai 3 anni che provo a fare birra e da tre anni combatto con il priming in bottiglia e dopo questo post, che ho trovato molto interessante, ho provato a fare un’altro ragionamento e volevo chiederti se, secondo te è giusto. Ho appena imbottigliato la mia Pils fermentata in box a 10 °C. Visto che fino ad adesso ho ottenuto quasi solo birre estremamente gassate ho considerato questa volta anche la CO2 residua della fermentazione. Dalle tabelle per una fermentazione costante a 10 °C dovrei avere una CO2 residua di circa 1,2 Vol (ho comunque ridotto di un 30% questo dato poichè prima dell’imbottigliamento la birra è stata travasata e l’ambiente dove è stata imbottigliata era a circa 15 °C) quindi, visto che volevo arrivare a circa 2-2.5 Vol e considerando che ho imbottigliato quando la densità era circa due punti più alta di quella residua come priming ho aggiunto solo 1 g/l. questo perchè ho considerato che i due punti di densità che dovrebbero scendere mi producano altri 2 Vol (teoricamente cosi dovrei eccedere i 2,5 ma ho considerato i lieviti non riescano ad arrivare precisi a 1013 che corrisponde al 75% di attenuazione apparente che è indicata come valore massimo per i lieviti che ho usato). Secondo te il ragionamento è giusto oppure ho tralasciato qualcosa? Dopo due settimane ho provato a stappare una bottiglia per curiosità e come gasatura siamo un pò bassi e la schiuma è assente ma questo sicuramente è dato dal fatto che comunque sta rifermentando a circa 10 °C e quindi ha bisogno molto più tempo. Spero che tu possa darmi un tuo parere. Ti faccio ancora i complimenti e continuate cosi.

    • Frank says:

      Ciao Stefano, se non hai mai considerato la Co2 residua, molto probabilmente la ragione della troppa carbonazione potrebbe essere quella. Mi chiedo però come mai scrivi “ho imbottigliato due punti sopra la Finale Gravity”. La prima domanda, più ovvia, è: perché lo hai fatto? Perché imbottigliare prima che la FG sia stabile? La seconda, meno ovvia: come fai a conoscere la FG della birra? L’hai già fatta altre volte con la stessa identica ricetta? O ti basi su quella (sicuramente sbagliata) che ti danno i programmi? Se questa ultima ipotesi è vera, allora è probabile che quei due punti non verranno mai consumati e, purtroppo, la birra rimarrà poco gasata. Fammi sapere.

      • Stefano says:

        Allora provo a spiegarti. La birra l’ho imbottigliata quando aveva una densità di 1014 per motivi di tempo visto che comunque la fermentazione era già al venticinquesimo giorno e mi serviva il fermentatore. Il lievito che ho utilizzato mi dava un’attenuazione apparente massima dell’80 % e quindi teoricamente da 1014 poteva arrivare massimo a 1012/1013 e questo ne ho tenuto conto nel calcolo del priming considerando che ogni punto di densità produce circa un volume di CO2. Però adesso leggendo la tua risposta mi pare chiaro che forze ho sbagliato nel pensare che comunque non è detto che i lieviti faranno scendere ancora la densità e quindi ho sottostimato la carbonatazione.

        • Frank says:

          Esatto. La FG dipende da tanti fattori, l’unico modo per saperla a priorio con un buon grado di approssimazione è rifare la stessa identica birra due o più volte. Altrimenti, si imbottiglia quando la densità rimane stabile per diversi giorni.

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