Плотность сусла: как измерять и пересчитывать в градусы и алкоголь

Сусло после затирания показало 12 °P, а через шесть дней брожения ареометр дал 2.5 °P. По разнице этих цифр пивовар считает алкоголь, степень сбраживания и момент, когда пиво можно переводить на дображивание. Без точного замера плотности варка идёт вслепую.

Что такое плотность сусла и зачем её знать

Плотность сусла показывает, сколько растворённых веществ, в основном сахаров, находится в жидкости. До внесения дрожжей это начальная плотность OG (Original Gravity), после брожения конечная FG (Final Gravity). Разница OG - FG показывает, сколько сахара дрожжи превратили в спирт и CO2.

Замер нужен, чтобы рассчитать потенциальный алкоголь, проверить, идёт ли брожение, и зафиксировать его конец. Производители по плотности отчитываются по ГОСТ, а домашний пивовар по ней же понимает, не застряло ли пиво на полпути.

Состав сахаров закладывается на затирании, дальше остаётся только проконтролировать сбраживание. Температурные паузы влияют на то, сколько сбродит дрожжей, об этом отдельная статья про затирание солода.

Начальную плотность замеряют после охлаждения сусла, до внесения дрожжей. Как плотность меняется при кипячении и сколько нужно выпарить, чтобы попасть в целевую OG, разобрано в статье про кипячение сусла.

Три шкалы: SG, °P и ABV

В пивоварении плотность выражают по-разному. В рецептах и на ареометрах чаще встречаются SG (Specific Gravity, удельный вес) и °P (градусы Плато). ABV это уже не плотность, а спирт по объёму, его получают расчётом из двух замеров.

SG 1.040 означает, что сусло на 4% плотнее воды. Та же плотность примерно равна 10 °P. Шкала °P удобнее для варки: 12 °P сусла это около 12% растворённых веществ.

Пересчёт SG в градусы Плато

Для быстрого пересчёта используют линейную формулу: °P = 250 × (SG - 1). Для SG 1.040 она даёт 10 °P, для SG 1.060 получается 15 °P. На плотностях выше 1.050 погрешность достигает 1-2%.

Точнее работает полином Robbins: °P = -463.371 + 668.7183 × SG - 205.347 × SG². Для SG 1.060 он даёт 14.85 °P вместо 15 по упрощённой формуле. Такая точность нужна на производстве, домашнему пивовару обычно хватает линейной.

Обратный пересчёт тоже простой: SG ≈ 1 + °P / 250. То есть 12 °P это примерно 1.048.

Ареометр или рефрактометр: что взять на мини-пивоварню

Ареометр работает по закону Архимеда: чем плотнее сусло, тем выше всплывает стеклянный поплавок. Рефрактометр ловит преломление света на границе сред, ему хватает двух-трёх капель. Для контроля брожения в баке удобнее ареометр, для экспресс-замера по ходу варки рефрактометр.

У рефрактометра есть подвох: он откалиброван на чистый сахарный раствор, а сусло содержит белки и другие вещества. Показания Brix переводят в °P через поправочный коэффициент WRI, о нём ниже.

Как правильно измерить плотность ареометром

Пузырьки воздуха на стержне ареометра снимают фильтровальной бумагой. Они поднимают прибор и завышают результат, это самая частая причина странных цифр.

Новички часто смотрят на верхнюю кромку жидкости вместо нижней точки мениска. Разница достигает 1-2 °P, и расчётный алкоголь уезжает вверх. Читайте всегда по нижнему краю.

Пример: проба при 25 °C показала SG 1.045. Поправка -0.0006, значит при 20 °C плотность 1.0444. В градусах Плато это около 11. Если проба горячая и показывает завышенную плотность, охлаждение до 20 °C убирает вопрос целиком.

Рефрактометр: как считать Brix и зачем нужен WRI

Капните 2-3 капли сусла на призму, закройте крышку и посмотрите в окуляр. Современные приборы с ATC (автоматической температурной компенсацией) сами корректируют показания в диапазоне примерно ±5 °C от 20 °C. Старые точны только при 20 °C.

Показания рефрактометра снимают в градусах Brix. Для сусла это не то же самое, что °P. Разницу закрывает поправочный коэффициент WRI (Wort Refraction Index). Определяют его один раз: измеряют одну и ту же пробу ареометром и рефрактометром и делят Brix на °P.

Практический пример: ареометр показал 12 °P, рефрактометр 12.4 Brix. WRI = 12.4 / 12 = 1.033. Дальше истинную плотность считают как Brix / 1.033. Без коэффициента ошибка составит 0.5-1.5 °P.

В готовом пиве рефрактометр обманывает: алкоголь снижает показатель преломления, и видимый экстракт занижается на 2-3 °P. Если OG известна, можно ввести поправку по формуле: исправленное °P = Brix / (1.04 - 0.003 × (OG - 1)). Но проще и точнее в готовом пиве работать ареометром.

Расчёт алкоголя по начальной и конечной плотности

Стандартная формула: ABV (%) = (OG - FG) × 131.25. Коэффициент учитывает, что из сахара получаются спирт и CO2, а плотность этанола 0.789 г/см³. Формула даёт точность ±0.3% для пива крепостью до 6%.

Для плотных сортов крепче 6% та же формула завышает результат. Там точнее вторая формула: ABV = 76.08 × (OG - FG) / (1.775 - OG) × (FG / 0.794). Её используют для барлиуайнов и имперских стаутов.

Типичные цифры для ориентира: светлый лагер 3.2-4.0% при OG 1.030-1.038, стандартный лагер 4.5-5.2% при OG 1.040-1.050, крепкий эль 7.0-10.0% при OG 1.065-1.090.

Степень сбраживания: насколько честно отработали дрожжи

Степень сбраживания V = (OG - FG) / (OG - 1.0) × 100%. Для OG 1.050 и FG 1.010 получается (0.040 / 0.050) × 100% = 80%. Это означает, что 80% сахаров превратились в спирт и углекислый газ.

Ориентиры: лагеры с низовым брожением дают 70-75%, эли с верховым 75-85%, плотные стауты 70-75%. Если степень сбраживания ниже ожидаемой, проверяйте температуру брожения и здоровье дрожжей. Температурный режим сильно влияет на результат, подробно он разобран в статье про брожение пива.

Видимый и реальный экстракт: где прячется ошибка

Ареометр в готовом пиве показывает видимый экстракт. Из-за спирта, который легче воды, цифра занижена. Для FG 1.010 видимый экстракт 2.5 °P, а реального сахара в пиве больше.

Реальный экстракт пересчитывают по формуле: RE = (видимый экстракт + ABV × 0.159) / 1.0414. Для FG 2.5 °P и ABV 5.25% это (2.5 + 5.25 × 0.159) / 1.0414 ≈ 3.2 °P. Разница между видимым и реальным становится заметной только в пиве с алкоголем, в сусле до брожения они совпадают.

Если варить по ГОСТ, реальный экстракт используют для расчёта экстрактивности начального сусла и классификации пива по плотности. Формула Баллинга в ГОСТ 12787-2021 опирается на те же два числа: видимый экстракт и спирт.

Типичные ошибки при замере плотности

Чаще всего проблемы создают пузырьки газа и температура. Пузырьки CO2 цепляются к стержню ареометра и поднимают его, завышая показание на 0.5-2 °P. Перед снятием проведите фильтровальной бумагой по стержню около поверхности.

Горячее сусло показывает завышенную плотность, холодное заниженную. Охлаждайте пробу до 20 °C или вводите поправку. Рефрактометр без WRI ошибается на 0.5-1.5 °P, а в готовом пиве без поправки занижает экстракт на 2-3 °P.

Что требуют ГОСТ и 171-ФЗ

ГОСТ 31711-2012 действует с 1 июля 2013 года и задаёт минимальную экстрактивность начального сусла 7% для полносолодового пива. Методы определения спирта и экстракта прописаны в ГОСТ 12787-2021, он заменил старый ГОСТ 12787-81. Расчёт экстрактивности начального сусла ведут по формуле Баллинга.

Для коммерческих пивоварен важен закон 171-ФЗ. По нему пиво относится к слабоалкогольной продукции с долей спирта 1.5-8.5%, добавлять спирт в него запрещено. Доля солода не ниже 80%, а сахара не больше 2%. Домашнему пивовару эти нормы не нужны, но если варите на продажу, придётся вести учёт экстракта.

Читайте дальше