Non so se ve ne siete resi conto: il carboazoto è entrato ufficialmente nel mondo della birra artigianale italiana come nuovo trend. Nella scena craft americana lo è da decenni, nell’industria da ancor più tempo.

Nitro-stout, nitro-bitter, nitro-blanche: nitro-qualsiasi-cosa.

Non ho nulla contro le birre nitro, anzi, il mio fascino per la Guinness e la sua schiuma pannosa è rimasto praticamente intatto negli anni. Con la Guinness mi sono avvicinato al mondo della birra e dei pub; la Guinness è ancora la birra che bevo quando mi trovo in viaggio, se non c’è un pub di birre artigianali nei paraggi. È una delle poche birre industriali che sorseggio con piacere.

È proprio alla Guinness che si deve l’introduzione del carboazoto come metodo di servizio per le birre scure, esteso poi anche ad altri stili – con risultati più o meno discutibili. Ma oggi non voglio parlare della storia della Guinness né del carboazoto in termini generali. Sono cose che sappiamo tutti: mouthfeel più morbido, bolle finissime che sembrano scendere dall’alto al basso del bicchiere (il surge, come lo chiama la Guinness), schiuma bianca e pannosa. Niente di nuovo.

Oggi vorrei approfondire il tema dal punto di vista tecnico. Mi sono reso conto che non c’è molta chiarezza sull’utilizzo del carboazoto. Si trovano un sacco di guide, ma dicono sempre le stesse cose: l’azoto è meno solubile dell’anidride carbonica, l’azoto fa le bolle più piccole, la birra carbonata con il carboazoto (la birra nitro) ha un moutfheel più morbido grazie all’azoto. Ma è proprio così?

Insomma. La questione sembra avere qualche sfumatura in più rispetto a quello che si dice in giro. Le informazioni si trovano, a volte anche molto tecniche. Manca forse una lettura complessiva che dia senso al tutto. Almeno, io non l’ho trovata; provo quindi a farla io.

Il post è un po’ lungo, ma avevo bisogno di sviscerare per bene tutte le sfaccettature del ragionamento, che sono diverse. Vediamo se hanno senso, una volta messe tutte insieme.

L’utilizzo pratico della miscela di carboazoto 

Come dice la parola stessa, il carboazoto è una miscela di due gas: l’anidride carbonica e l’azoto. La prima, come tutti sappiamo, ha una discreta solubilità nella birra, mentre il secondo no. Almeno, non è particolarmente solubile alle pressioni standard gestite da bottiglie o servizio alla spina (10-20 psi, ovvero 0.7-1.4 bar).

Quando mettiamo sotto pressione un liquido (nel nostro caso una birra) usando anidride carbonica, questa si solubilizza in parte nel liquido, rendendolo frizzante. Maggiore la pressione, maggiore la quantità di anidride carbonica che si solubilizza. La solubilizzazione aumenta al diminuire della temperatura.

Una birra tenuta in una cella frigo a 4°C, in fusto, con una pressione di anidride carbonica di 10 psi (0.7 bar), mantiene una carbonazione di circa 2.3 volumi. Questa è la carbonazione standard per la maggior parte delle birre. Le belghe arrivano a 3.0 volumi, le Weissebier anche a 3.5 volumi. Le inglesi massimo a 2.0 volumi. Più o meno.

Per spingere la birra fino alle spine di un pub, serve pressione. Senza entrare troppo nei dettagli, basta sapere che tubi, distanza e dislivelli oppongono resistenza al flusso della birra. Se la cella frigo è lontana dalle spine o se si trova in una cantina al piano sotto rispetto al bancone di servizio, la pressione di spinta da applicare sui fusti deve essere sostenuta, altrimenti la birra non arriva alle spine. I 10 psi della carbonazione standard, insomma, potrebbero non bastare.

Si intuisce subito che, nel caso in cui la pressione di spinta diventi maggiore di quella necessaria per mantenere la carbonazione della birra, abbiamo un problema. Dopo qualche ora, la birra nel fusto inizierebbe a sovracarbonare.

Ecco, quindi, che entra in gioco l’azoto.

L’azoto ha una solubilità nella birra circa 100 volte minore rispetto all’anidride carbonica (link); fino a pressioni piuttosto alte, praticamente non si solubilizza nella birra. O se ne solubilizza talmente poco da non avere impatto né sulla carbonazione, né sul profilo organolettico.

E se usassimo il carboazoto per spingere la birra già carbonata, invece dell’anidride carbonica? Potremmo spingere a pressioni molto alte senza alterare la carbonazione? Sì, teoricamente. Ma dobbiamo fare i conti con le leggi che regolano le dinamiche dei gas.

Ecco che entrano in gioco le leggi di Dalton e di Henry.

Come funziona una miscela di carboazoto, tecnicamente

Solita premessa: sono un ingegnere elettronico che fa tutt’altro nella vita da decenni. Non sono un fisico. Non sono un chimico. Non sono bello, ma piaccio (questa è una cazzata, vabbè). Cercherò quindi di essere rigoroso quanto posso, evitando di dire castronerie. Se però le dico, correggetemi. Manterrò la discussione alla mia portata; quindi, più o meno, alla portata di tutti.

Riassunte in modo brutale, le leggi di Henry e Dalton ci dicono che:

• legge di Henry: la solubilità di un gas in un liquido è direttamente proporzionale alla pressione parziale del gas sulla superficie del liquido
• legge di Dalton: la pressione totale esercitata da più gas è la somma delle pressioni parziali esercitate da ciascun gas

Queste due leggi ci tornano particolarmente utili quando ragioniamo su una miscela di più gas, come quella di anidride carbonica e azoto.

Detta in modo estremamente rozzo, vogliamo usare l’azoto per rimpiazzare una parte dell’anidride carbonica, riducendo quindi la pressione che questa esercita sulla birra (legge di Dalton).

Più azoto usiamo per rimpiazzare l’anidride carbonica – a parità di pressione totale applicata – minore sarà la pressione parziale esercitata dall’anidride carbonica e minore la carbonazione della birra.

Le formule per calcolare la pressione parziale dell’anidride carbonica in funzione della percentuale di azoto nel mix non sono complicatissime, e sono ben riassunte nell’Appendice C del “Draught Quality Manual” della Brewers Association.

Vi evito i dettagli sui calcoli, che riassumo nella tabellina seguente in un formato utile al nostro ragionamento. Ipotizziamo che il fusto di birra sia tenuto in frigo a 4°C, come avviene tipicamente in un locale con cella frigo. Utilizzando le leggi di Dalton e Henry, calcoliamo la carbonazione della birra a due diverse pressioni (10 e 40 psi); nel secondo scenario, sostituiamo il 55% dell’anidride carbonica con azoto.

Da questa semplice tabellina si evince la magia della miscela di carboazoto, e perché viene usata in molti pub. Non c’entra nulla con il servizio della Guinness o con la schiuma ovattata.

Semplicemente, con un mix al 45% anidride carbonica e 55% azoto, si forza nella birra la stessa carbonazione che si avrebbe con sola bombola di anidride carbonica, ma con pressione applicata 4 volte superiore (40 psi, ovvero 2.8 bar).

Nel primo caso, con bombola di anidride carbonica al 100%, si può spingere al massimo con 10 psi. Se alzassimo la pressione di spinta a 40 psi, in breve la birra salirebbe a 5.2 volumi.

Con il giusto mix di azoto e anidride carbonica, invece, si può aumentare parecchio la spinta senza alterare la carbonazione. La birra, dal rubinetto, uscirà identica, ma la potremo spingere molto più lontano con 40 psi rispetto a 10 psi. Una benedizione per chi ha i fusti molto lontano dalle spine.

E come mai, allora, tutte le birre dei pub che usano carboazoto non escono dai rubinetti come la Guinness? Perché la vera magia non è nella miscela di carboazoto, ma nel rubinetto.

Come si forma la schiuma della Guinness

Per servire la Guinness, o qualsiasi birra che voglia emulare quel tipo di servizio, abbiamo bisogno di un rubinetto speciale; oppure, di un adattatore da sostituire all’estremità di un comune rubinetto da spillatura. Questo dipende dal tipo di rubinetto che abbiamo montato.

La modifica consiste, di fatto, nell’installazione di un disco in metallo con piccoli fori. La numerosità dei fori è variabile, dipende dalla miscela di gas, dalla carbonazione della birra e dalla pressione di spinta che applichiamo al fusto. Ma rimane fondamentale. Il dischetto è del tipo illustrato nella figura sotto, con una piccola variabilità a seconda dei modelli e dei produttori. Questi sono i dischetti della Kegland, che si applicano al rubinetto Nukatap, semplicemente cambiando l’estremità.

Spingendo la birra, ad alta pressione, attraverso quei fori, si forma la magica schiuma.

C’è però un problema.

Se la carbonazione della birra è quella standard di 2-2.5 volumi, la spillatura è praticamente impossibile. La schiuma è troppa e non si riesce a spillare.

Dici, ok: abbasso la carbonazione. Ma non basta neanche questo. Perché per generare quel tipo di schiuma, la birra va spinta attraverso i fori a circa 30-40 psi. Ma se lascio la bombola collegata al fusto a 30-40 psi, la birra diventa uno spumante. E addio spillatura.

La soluzione? Il carboazoto. Nello specifico, una miscela di carboazoto composta da 25% anidride carbonica e 75% azoto.

Con questa miscela manteniamo la carbonazione bassa (1.3 volumi) e possiamo spingere la birra attraverso i fori del rubinetto a 40 psi senza sovracarbonare. Va bene anche una miscela al 30/70, in questo caso la carbonazione sarà intorno a 1.6 volumi. La calibrazione da impostare dipende dall’impianto e dal rubinetto.

Non a caso, questa miscela di azoto al 75% e anidride carbonica al 25% è chiamata Guinness mix.

Come mai la pressione parziale dell’anidride carbonica, nella tabella sopra, è negativa? Quella non è la pressione assoluta, ma la pressione che leggerebbe il manometro sul fusto. Il manometro non considera la pressione atmosferica. Si legge come “-1 psi rispetto alla pressione atmosferica”, che è circa 14.7 psi; quindi, una pressione totale applicata di 13.7 psi. Questa pressione tiene in soluzione 1.3 volumi di anidride carbonica. Quando il manometro sul fusto legge il valore 0 psi (0 bar), infatti, la birra ha una carbonazione di circa 1.4 psi a 4°C (ovviamente, se abbiamo introdotto sufficiente anidride carbonica nella birra). Qui si può fare facilmente il calcolo.

Ma non è l’azoto a creare la schiuma pannosa?

Si, e no. Non totalmente.

Da quello che ho potuto capire, quel tipo di schiuma è il risultato di una combinazione di fattori. Non è solo merito dell’azoto, perché la solubilità dell’azoto, come abbiamo detto più volte, nella birra a 40 psi e 4°C è vicina allo zero.

Questo, però, non significa che l’azoto non sia effettivamente all’interno della birra. Non si lega alle molecole della birra come fa l’anidride carbonica, ma entra a contatto con il liquido quando viene applicata pressione. Il servizio con 100% azoto viene ad esempio usato per creare la schiuma pannosa in bevande non carbonate, come il caffè (qui un video che lo spiega bene).

La schiuma pannosa si forma per effetto della nucleazione stimolata dai piccoli fori, quando ci passa attraverso birra con bassissima carbonazione e alta pressione di spinta. Anche l’azoto contribuisce parzialmente alla formazione della schiuma ma, nella birra, non è l’unico gas responsabile della schiuma fine (come vedremo a breve). L’azoto, rispetto all’anidride carbonica, ha più difficoltà a formare bolle ed è un gas inerte. Infatti, nella spillatura senza il rubinetto specifico, non si avverte in alcun modo e non genera il surge né contribuisce a formare la tipica schiuma pannosa.

In questo articolo, molto tecnico, viene spiegato bene questo aspetto. I piccoli fori stimolano la nucleazione dell’azoto, che altrimenti non farebbe schiuma.

La spillatura a carboazoto fu introdotta dalla Guinness per emulare il servizio dal doppio cask, che era complicato ma dava un risultato simile anche senza azoto: schiuma pannosa e persistente, birra poco carbonata. Come spiega Roger Protz in questo articolo, la birra veniva presa da due cask: il primo (high cask) conteneva birra molto carbonata e serviva per formare la schiuma; il secondo (low cask) conteneva birra quasi piatta e serviva per finire il riempimento con birra poco carbonata, dopo che la schiuma si era già formata. Un metodo di servizio a suo modo geniale.

La combinazione di schiuma pannosa e bassa carbonazione contribuisce alla sensazione di morbidezza che percepiamo al palato, nelle birre spillate a carboazoto. Una sensazione molto simile la si ottiene anche dalla spillatura a pompa di birre poco carbonate, attraverso lo sparkler (senza azoto). La pressione applicata da chi spilla la birra forza il passaggio attraverso i piccoli fori dello sparkler, creando il surge e la schiuma pannosa. Senza l’utilizzo dell’azoto.

Si può replicare la spillatura al carboazoto senza l’azoto? 

Sì, abbastanza. Ho ordinato i dischetti e il beccuccio della Kegland e ho fatto qualche prova.

Non è proprio la stessa cosa, ma ci si arriva vicino. Devo ancora capire bene a quanti volumi carbonare la birra e quale dischetto usare. Con birra a 5-6 psi e a 4°C, spinta con 40 psi dalla bombola di anidride carbonica, si crea schiuma pannosa ma non un surge netto (foto sotto, birra chiara). Ci vuole un po’ di tempo per riempire la pinta, facendo ridurre pian piano la schiuma.

Ho provato a spillare la ESB che stava andando in cold crash ed è andata meglio (foto sotto, birra più scura). Era anche più calda, stava più o meno a 10°C.  Tuttavia, dopo la prima spillatura l’effetto si è notevolmente ridotto. Non avevo modo di sapere precisamente a quale livello di carbonazione si trovasse la birra, perché il keg non era in equilibrio (si doveva ancora solubilizzare parte della CO2 dallo spazio di testa nella birra). Probabilmente era molto bassa, troppo. Il che ha ridotto l’effetto surge nelle successive spillature.

Ci sto ancora lavorando, ma dalle prime prove i risultati sono promettenti, come si evince dalle foto sotto. San Patrizio è vicino. Stay tuned!