Atenuação da Cerveja

           Uma das primeiras coisas que aprendemos a calcular na fabricação de cervejas é o teor alcoólico; ficamos naturalmente curiosos em saber quanto de álcool foi produzido. E, provavelmente, a segunda coisa que a maioria aprende a calcular é a atenuação aparente. A atenuação aparente nos dá uma indicação de como foi a fermentação (ou de como ela está indo e se está perto de acabar ou não).
Junto com a atenuação aparente, que é fácil de se calcular com base no extrato inicial e no extrato final aparente, aprendemos também que existe uma atenuação real, associada a um extrato final real, e que é um pouco mais elusiva e mais complicada de se calcular. E é algo que quase todos ignoramos, com razão, pois a prática comum de toda a comunidade é utilizar apenas os parâmetros aparentes.
          Na verdade, é a atenuação real que está mais diretamente ligada ao conteúdo alcoólico, à performance do fermento e à quantidade de açúcar residual, que influencia, em particular, no equilíbrio da cerveja. Mas graças a certas fórmulas simples envolvendo os extratos original, final aparente e final real, podemos pensar e trabalhar, em grande parte, apenas em função da atenuação aparente.
No entanto, sempre fiquei intrigado com o papel da atenuação real e recentemente tive a oportunidade de compreender um pouco melhor o seu papel e de ver a sua utilidade na fabricação de cervejas um pouco extremas.
          Em princípio, a atenuação real seria uma medida da redução da concentração de açúcar pela fermentação, em porcentagem de massa. Isso leva em consideração que nem todos os tipos de açúcares são consumidos pelo fermento. Porém, há ainda dextrinas, proteínas e outras substâncias no mosto que também não são fermentáveis, apesar de alguns nutrientes serem consumidos pelo fermento no processo de fermentação. O mosto e a cerveja são uma solução, onde os solventes são a água e o álcool e o soluto é composto pelas outras substâncias. Então na verdade a atenuação real tenta medir a redução na concentração total dessas substâncias, ocorrida na fermentação. Isso não nos dá, diretamente, a porcentagem da massa total das substâncias do soluto que foi consumida pelo fermento. Isso porque o açúcar é convertido em grande parte em gás carbônico e álcool, aumentando com isso a massa do solvente.
Veja o desenho abaixo, ilustrando apenas as substâncias que estão diluídas no mosto, antes da fermentação, e na cerveja, depois da fermentação.

Figura 1: Substâncias presentes antes e depois da fermentação

Já o desenho abaixo ilustra não só a redução nas substâncias do soluto mas também a mudança no solvente, com a água, do mosto, sendo acrescida de álcool, na cerveja.

Figura 2: Composição do mosto e da cerveja, antes e depois da fermentação

O que medimos é a densidade (através do densímetro) ou a refração (através do refratômetro) da solução toda, com as substâncias diluídas na água e possivelmente também no álcool, no caso do mosto já ter fermentado ou começado a fermentar.
Como inferir a redução na concentração através da leitura da densidade do mosto/cerveja? Aí mora a diferença entre a atenuação real e a aparente.
A atenuação aparente é inferida diretamente através das densidades inicial e final aparente, através de uma fórmula, obtida experimentalmente, relacionando a densidade da solução (e.g. em gravidade específica) com o extrato (a relação entre a massa do soluto e a massa do solvente) (e.g. graus Plato). Veja a página Gravidade específica e extrato para mais detalhes. Mas como essa fórmula é baseada na hipótese do solvente ser simplesmente água, ela dá um valor irreal para o extrato final, por causa da presença do álcool, que é bem mais leve que a água. Por esse motivo, esse extrato é chamado de aparente.
A figura abaixo ilustra o “engano” causado na medição do extrato final devido à presença do álcool. A fórmula assume que há apenas água e, com isso, dá um valor mais baixo para o extrato final, diminuindo a massa do soluto para compensar a massa mais leve do álcool.

Figura 3: Atenuação aparente

A atenuação real, por sua vez, é inferida a partir dos extratos inicial e final aparente, através de uma fórmula mais complicada que leva em consideração todo o álcool gerado e a diferença de massa entre o álcool e a água, transformando, no plano teórico, todo o álcool por água e lendo o valor real do extrato final.

Figura 4: Substâncias antes e depois da fermentação, diluídas apenas em água, substituindo o álcool pelo mesmo volume em água, cálculo feito corretamente pela fórmula para o extrato final real

As fórmulas estão presentes nos programas de cerveja e em páginas na internet e não são o objetivo principal aqui. O que eu gostaria de discutir mais no momento está relacionado à seguinte pergunta:
Se após a fermentação adicionarmos uma certa quantidade de açúcar 100% fermentável (e.g. glicose, frutose, sacarose, maltose), qual deverá ser o extrato final após essa segunda fermentação? Como ter certeza se esse açúcar foi realmente totalmente fermentado ou se o fermento “cansou” antes?
A resposta está no extrato real. O extrato final aparente levará em conta, também, o álcool gerado a mais, que faz a cerveja ficar bem mais leve (e quem beber também…). Mas o extrato final real após a segunda fermentação será quase igual ao extrato final real após a primeira fermentação (caso o açúcar seja completamente fermentado). Isso está ilustrado na figura abaixo.

Figura 4: Composição do mosto e da cerveja com a primeira e a segunda fermentações

O único detalhe é que com a segunda fermentação, o açúcar fermentável foi transformado em parte em mais álcool, aumentando um pouco mais a massa do solvente (a cerveja!) e, com isso, diminuindo o extrato final real (a relação entre o soluto, não fermentado, e a solução toda). Nesse caso, se o açúcar adicionado para a segunda fermentação for completamente fermentado, o extrato final real após a segunda fermentação será um pouco menor que o extrato final real após a primeira fermentação. O extrato final aparente, no entanto, será muito menor.
Para saber exatamente quão menor seria o extrato final real, é necessária saber quanto de álcool foi produzido nessa segunda fermentação e descontar isso da massa do solvente. Mesma coisa se quisermos saber somente a redução do soluto (Figura 1), sem incluir a redução na concentração por conta do aumento na massa do solvente causado pelo álcool gerado. Mas não vou entrar nesses detalhes dessa vez. Vamos ver apenas como essa informação qualitativa pode nos ajudar.
Como exemplos, fiz um teste acrescentando mais açúcar em uma nova versão da minha Barley Wine e comparei as medições obtidas em uma cerveja belga tipo Brüt que eu e Duda estamos fazendo, que levou uma quantidade grande de açúcar para ficar mais seca.
Na Barley Wine, o extrato final real após a segunda fermentação ficou um tanto acima do extrato final real após a primeira fermentação, indicando que o fermento não aguentou comer todo o açúcar adicionado. Usei o fermento London da White Labs, com o teor alcoólico pulando de 8,8% v/v para 12% v/v. Adicionei pouco mais de 500g de açúcar de cana refinado a 5L da cerveja e não houve adição de mais fermento para essa segunda fermentação.
Já na Brüt, o extrato final real após a segunda fermentação ficou um pouco abaixo do extrato final real após a primeira fermentação, indicando que provavelmente todo o açúcar adicionado foi consumido pelo fermento. Na primeira fermentação, utilizamos o Belgian Abbey da White Labs, enquanto que na segunda fermentação, além do açúcar (1,5Kg de açúcar de cana refinado para uns 15L de cerveja), adicionamos, também, o fermento Super High-Gravity, da White Labs, que além de comer o açúcar adicionado para a refermentação, pode ter comido um pouco dos açúcares mais complexos que o Belgian Abbey não conseguiu comer. Essa cerveja também chegou a 12% v/v.
Eventualmente pretendo escrever com mais detalhes sobre essas duas cervejas e descrever melhor as medições e cálculos feitos. Por enquanto, espero ter conseguido explicar a noção de extrato real e uma utilidade prática desse conceito.