Come misurare il contenuto di alcool in una bevanda

L’etanolo, noto più comunemente come alcool etilico, è uno dei solventi industriali più utilizzati. Per questo motivo, può essere facilmente trovato in una vasta gamma di prodotti domestici dalla medicina alla birra, dai detergenti al carburante nei nostri veicoli. La concentrazione di alcool scelta varierà con lo scopo per cui viene utilizzata, poiché il risultato può essere utile o pericoloso per la nostra salute. Per questo motivo, è importante conoscere uno o più metodi per testare un liquido o una bevanda per determinare il suo esatto contenuto di etanolo. In questo articolo scoprirai quindi come effettuare tali test.

Osserva se il liquido che stai testando è chiaro o incolore. Annusa anche il liquido, in modo da confermare che ha l’odore gradevole, che è una caratteristica tipica dell’etanolo. Sebbene questo test visivo e olfattivo non sia esatto, è un primo passo molto rapido e semplice. Ad alcuni piace misurare la gradazione alcolica delle bevande alcoliche (cognac raffinati, vini, birra) attaccando la propria lingua al liquido. Non importa quanto possa essere attraente questa idea, non è così che lo fanno i professionisti.

L’alcol in volume (abbreviato in ABV, o alc/vol) è una misura standard di quanto alcol è contenuto in un dato volume di una bevanda alcolica (espresso in percentuale nel volume). Lo standard ABV è usato in tutto il mondo. L’Organizzazione internazionale di metrologia ha tabelle di densità di miscele acqua-etanolo a diverse concentrazioni e temperature. In alcuni paesi, ad es. l’Italia, l’alcol in volume è spesso espresso in gradi Gay-Lussac, cioè la misura è fatta a una temperatura standard di 15 °C anziché di 20 °C.

Il contenuto di alcool di vari tipi di alcolici.

A seconda di dove vivi, ci sono due sistemi principali per misurare la gradazione alcolica delle bevande. Negli Stati Uniti, la gradazione alcolica è misurata in cosiddetti “proof” di alcool, che è il doppio della percentuale di alcol in volume (ABV), utilizzata in Europa. Pertanto, un rum con proof 150 ha il 75% di ABV. Semplice matematica, vero? Proprio, fino a quando non inizi a usare il “Brits” usato ad es. nel Regno Unito, il cui sistema di misura equivale invece a circa 1,75 volte l’alcool in volume (ABV).

Ad esempio, il 40% ABV equivale a 80 proof negli Stati Uniti e 70 proof nel Regno Unito. Tuttavia, dal 1980, la proof alcolica nel Regno Unito è stata sostituita da ABV come misura standard del contenuto alcolico. Ad ogni modo, l’uso della parola proof come misura del contenuto di alcol è ora per lo più storico. Oggi le bevande alcoliche vengono vendute nella maggior parte dei paesi con etichette che ne indicano il contenuto alcolico in percentuale di alcol in volume (alc/vol oppure ABV).

Metodi tradizionali di misurazione dell’alcool

Molti modi diversi di misurare la gradazione alcolica si sono evoluti nel corso della storia e la polvere da sparo ha giocato un ruolo importante in questo. Nell’Inghilterra del XVI secolo, la polvere da sparo veniva usata per misurare la gradazione alcolica degli spiriti. In passato, gli alcolici venivano tassati a tassi diversi, a seconda della quantità di alcol che avevano. Una pallina di polvere da sparo era immersa nel liquido e e se poteva in seguito ancora essere accesa, l’alcool era tassato a un tasso più elevato.

L’alcool degli alcolici può essere evidenziato anche così.

La polvere da sparo non bruciava nel rum (alcool di scelta all’epoca) con meno del 57,17% di alcol in volume. Il rum con questa percentuale di alcol fu definito come un proof di 100 gradi, ma oggi un proof di 100 gradi significa che la percentuale di alcool è del 50%. Il test della polvere da sparo fu ufficialmente sostituito da un test di gravità specifica nel 1816. Como si effettua e quali sono le attrezzature tradizionali per la misurazione della gradazione alcolica, utilizzate in parte tutt’oggi?

Al giorno d’oggi, ad alcuni esperti piace ancora usare metodi manuali abbastanza tradizionali per misurare il contenuto alcolico, che di solito viene fatto con due aggeggi di vetro dall’aspetto simile ma in realtà molto diversi: l’alcolometro e l’idrometro. La quantità di alcol in un alcool di base puro (distillato) viene misurata con l’alcolometro. Non appena lo zucchero o altre sostanze solubili vengono aggiunti all’alcool, le letture diventano sballate. È qui che entra in gioco suo cugino, l’idrometro.

L’alcolometro viene utilizzato per determinare il volume di alcol o il proof. È calibrato sulla densità dell’etanolo puro e deve essere utilizzato solo su alcool puri e distillati. Ne puoi trovare diversi in vendita online, ad esempio qui.

L’idrometro, d’altra parte, è calibrato sulla densità dell’acqua e viene utilizzato durante la fase di pre-fermentazione e post-fermentazione. Gli idrometri vengono utilizzati per determinare il potenziale contenuto di alcol. Con entrambi i tipi di strumenti la misurazione si effettua così: il liquido viene versato in un contenitore alto, spesso un cilindro graduato, quindi l’alcolometro / idrometro viene delicatamente abbassato nel liquido fino a quando non galleggia liberamente.

Un idrometro di solito consiste in un tubo di vetro cavo sigillato con una porzione allargata di fondo per la galleggiabilità, una zavorra come piombo o mercurio per la stabilità, ed uno stelo stretto con graduazioni di misura. Il liquido di prova è versato in un recipiente alto, spesso un cilindro graduato e il densimetro si abbassa dolcemente nel liquido fino a renderlo mobile. Il punto in cui la superficie del liquido risulta essere a contatto con l’asta del densimetro è correlata alla densità relativa.

Un idrometro a peso specifico, che sfrutta il principio di Archimede.

Si noti che le letture dell’alcool ottenute con questi strumenti variano anche a seconda della temperatura dello spirito. La temperatura a cui è calibrato lo strumento è di solito indicata sul suo lato (20 °C nella maggior parte dei casi). Se l’alcool dovesse essere ancora caldo durante la misurazione del suo contenuto, sarà “più leggero” rispetto alla temperatura standard, quindi il misuratore affonderà più in basso, facendoti pensare che abbia più alcol di quanto non ne abbia realmente.

L’aggiunta di più zucchero renderà il liquido anche più denso, quindi per il misuratore sarà più difficile affondare. Quando si verifica la fermentazione, tuttavia, lo zucchero viene convertito in alcool, il liquido si assottiglia e il misuratore affonda più in profondità. Se si utilizza un idrometro, viene eseguita una lettura prima e dopo la fermentazione e viene determinato il contenuto alcolico approssimativo sottraendo la lettura post-fermentazione dalla lettura pre-fermentazione.

Come effettuare il test di peso specifico

Le prime volte che produci la tua birra o il tuo vino, sei più preoccupato per il prodotto finale: il delizioso alcol. La percentuale esatta è solo una preoccupazione secondaria. Man mano che inizi a dedicarti sempre più all’hobby, conoscere la percentuale di alcol può essere utile, sia per sapere cosa aspettarsi dal prodotto finale, sia per monitorare i progressi nel processo di fermentazione. Pertanto, occorre misurare la densità della birra (o vino) e trasformare queste misurazioni in una percentuale di alcool.

Dettaglio di un idrometro alcolometro utilizzabile per la misurazione dell’alcool. Strumenti del genere li trovi in vendita a buon prezzo qui.

In pratica, occorre determinare il peso specifico del liquido campione. Il peso specifico di una sostanza solida o liquida è semplicemente un rapporto tra la sua densità e la densità dell’acqua a una temperatura specifica. Ogni sostanza ha un peso specifico unico e il peso specifico dell’etanolo, o alcool etilico, è 0,815 a 20 °C. Per effettuare il test di peso specifico, avrai bisogno di: un cosiddetto “idrometro” (o areometro); un cilindro graduato da 100 ml; un termometro a stilo analogico o digitale.

Un idrometro è uno strumento utilizzato per misurare la densità relativa dei liquidi, basato sul famoso principio di Archimede. Gli idrometri sono in genere tarati e graduati con una o più scale come peso specifico. Si chiama “test di peso specifico” perché il peso specifico (o densità relativa) è una grandezza adimensionale, definita come il rapporto tra la densità di un materiale e quella di un materiale di riferimento (in genere acqua per i liquidi e aria per gli aeriformi).

Per il principio di Archimede, la galleggiabilità di un corpo dipende dal rapporto tra il peso del corpo e il peso del liquido spostato, ma tale rapporto è anche equivalente al rapporto tra i rispettivi pesi specifici; vale pertanto la seguente regola: un corpo immerso in un liquido galleggia se la sua gravità specifica è inferiore a quella del liquido stesso, affonda se è superiore, resta sospeso se è uguale. Ciò consente di realizzare un semplice strumento di misurazione del contenuto di alcool.

Occorrente per misurare il contenuto di alcool di una soluzione alcolica.

Dunque, una sostanza con un peso specifico inferiore a 1 è meno densa dell’acqua (e galleggerà), e una con un peso specifico superiore a 1 è più densa e affonderà. L’idrometro è essenzialmente un peso appositamente pesato: lo metti in un liquido e affonderà fino a una certa profondità, che dipende dalla densità del liquido. Vedendo quanto sprofonda, puoi quindi determinare la densità del liquido. Ecco come procedere, in pratica, per effettuare il test di peso specifico:

  • Assicurati che l’idrometro sia calibrato in modo da garantire risultati accurati.
  • Assicurati, eventualmente disinfettandoli, che il cilindro e il termometro siano entrambi privi di impurità, che potrebbero contaminare la soluzione.
  • Lavati accuratamente le mani prima di continuare, oppure indossa dei guanti usa e getta.
  • Utilizza il termometro per assicurarti che la temperatura del campione che si sta testando sia di 20 °C.
  • Versa 100 millimetri del campione nel cilindro di misurazione e lascialo riposare per un po’.
  • Immergi l’idrometro pulito e asciutto nel campione di prova. Assicurati che sia immerso per almeno tre quarti nel liquido contenente l’alcool.
  • Lascia che si stabilizzi nel galleggiamento, assicurandoti che galleggi liberamente e non tocchi i lati del cilindro.
  • Dal livello degli occhi, leggi la misurazione dell’idrometro dal fondo del menisco. Il menisco è la superficie curva causata dalla tensione superficiale e può fare una differenza significativa nei risultati se non si è coerenti.
  • Annota la tua lettura e la data della misurazione. Se la lettura rientra nell’intervallo 0,815, ciò indica che la sostanza è etanolo, ovvero alcol etilico.

Misurazione con idrometro tarato in gradazione alcolica.

Ma come fare per stabilire il contenuto di alcool se la tua soluzione non è alcool puro, come accade ad esempio nel caso della birra o del vino? In tal caso, è il momento di trasformare le letture del peso specifico prese con l’idrometro in un numero utile. Per una stima approssimativa, il numero magico è 131,25. La tua percentuale di alcol può essere data semplicemente dalla formula (dove il peso specifico iniziale è quello pre-fermentazione e quello finale è quello post-fermentazione:

ABV (%) = (Peso specifico iniziale – Peso specifico finale) * 131,25

Infatti, poiché l’alcol ha una densità diversa rispetto alla miscela di zucchero / acqua con cui hai iniziato, puoi calcolare la percentuale di alcool misurando il peso specifico iniziale e quello finale. Quindi, se il peso specifico iniziale era 1,108 e il peso specifico finale era 1,041, la tua birra ha circa l’8,79% di alcol in volume. Naturalmente, questa è solo un’approssimazione e perde precisione quando il contenuto di alcol aumenta. Per un numero più preciso, o se stai producendo qualcosa di particolarmente forte, esistono vari calcolatori online che possono fare il calcolo per te.

È essenziale non contaminare il campione di etanolo o l’apparato usato per il test. Qualsiasi contaminazione provocherà delle false letture. L’etanolo è classificato come un composto chimico a catena lineare, che appartiene al vasto gruppo degli alcoli. La sua formula chimica o empirica è C2H6O, a indicare che si tratta di un isomero di dimetiletere. Si noti che, con la dicitura “alcol puro” si indica una soluzione di etanolo in acqua al 95%, non al 99% o superiore come uno potrebbe pensare.

L’etanolo e la sua struttura chimica.

Alcolometro e strumenti moderni per misurare l’alcool

Un alcolometro è usato per testare la forza del tuo alcool. Gli alcolometri devono essere usati per testare lo spirito solo prima di miscelare eventuali additivi come aromi o glucosio liquido, poiché questi distorcono le letture. L’alcolometro va fatto fluttuare nell’alcool per misurare la gradazione alcolica. Poiché l’alcool è più leggero dell’acqua, maggiore è la forza dell’alcool, più in basso l’idrometro galleggia. La lettura viene presa dove la superficie dell’alcool taglia la scala dell’idrometro.

Oggi, molte distillerie hanno gettato via i loro dispositivi analogici e li hanno sostituiti con alcolometri digitali all’avanguardia, che sono più veloci e più facili da usare. Il funzionamento dei dispositivi è semplice, i risultati vengono visualizzati in pochi secondi e non è necessario correggerli in base alla temperatura. Anche se potrebbero essere utili per chi fa un uso professionale di tali strumenti, i produttori di vino pregiato si stanno ancora chiedendo “dov’è il divertimento in questo?”.

Un esempio di alcolometro digitale.

Si noti, infine, che l’acqua e l’etanolo sono entrambi solventi polari. Quando l’acqua viene aggiunta all’etanolo, le molecole d’acqua più piccole vengono attratte dal gruppo ossidrile dell’etanolo e ogni molecola altera il campo di polarità dell’altro. L’attrazione consente una più stretta spaziatura tra le molecole rispetto a quella che si trova solitamente nelle miscele non polari. Pertanto, l’alcol in volume (il famoso ABV) non risulta essere uguale alla frazione di volume espressa in percentuale.

La frazione in volume, che è ampiamente utilizzata in chimica, è definita come il volume di un particolare componente diviso per la somma di tutti i componenti della miscela quando vengono misurati separatamente. Per ottenere una soluzione di etanolo al 50%, ad esempio, misureresti 50 ml di etanolo e separatamente 50 ml di acqua, quindi li mescoli insieme. Il volume risultante della soluzione probabilmente non misurerà 100 ml a causa del cambiamento di volume, ma tra 96 ​​e 97.