Gravidade específica e extrato

O formulário abaixo transforma gravidade específica em graus Plato e vice-versa.

Gravidade específica

g.e.
Graus Plato

P

Essas unidades são usadas na fabricação de cerveja para dar uma ideia do extrato do mosto ou da cerveja, ou seja, a concentração de açúcares, dextrinas, proteínas e outras substâncias no mosto.

O extrato de um mosto é uma medida, em graus Plato, da concentração (em massa) das diversas substâncias presentes no mosto. O mosto é uma solução, onde essas substâncias são o soluto e a água é o solvente. A concentração é a massa do soluto dividida pela massa da solução toda (soluto mais solvente).

O extrato de uma cerveja, também medido em graus Plato, é a concentração dessas substâncias na cerveja, onde o solvente, nesse caso, é a mistura de água e álcool. Nesse caso, o extrato medido é chamado de aparente, porque a presença do álcool, que é bem mais leve que a água, deturpa a interpretação correta da massa do soluto. O extrato chamado de real é o extrato obtido para a solução caso o soluto estivesse diluído no mesmo volume em água.

Por definição, graus Plato é uma medida da concentração (em massa) de sacarose em uma solução de água e sacarose. Assim, 1 grau Plato significa que 1% da massa da solução é composta de sacarose e os 99% restante são a massa da água, com a massa total sendo 100%. Como no mosto há diversas outras substâncias que têm massas diferentes da sacarose, o resultado é apenas uma aproximação da concentração dessas substâncias no mosto. Analogamente para o extrato da cerveja.

O extrato é usualmente inferido através de um densímetro, onde o que se mede, indiretamente, é a densidade do mosto, ou da cerveja, relativo à densidade da água. Alguns densímetros vem com a escala em gravidade específica, enquanto que outros já vem com a escala em graus Plato.

A relação entre a densidade do mosto ou da cerveja e a densidade da água é conhecida como gravidade específica. Assim, uma gravidade específica de 1.010 significa que a solução pesa 10/1000=1/100=1% mais do que o mesmo volume em água. Essa unidade depende da temperatura, porque a densidade da água e de soluções aquosas varia com a temperatura. Em geral, os densímetros estão calibrados para 20C (68F) ou para 15,56C (60F).

A relação entre graus Plato e gravidade específica pode ser calculada experimentalmente. Se SG indica a gravidade específica de uma solução de água e sacarose a 20C e P indica o extrato dessa solução em graus Plato, então a seguinte fórmula quadrática dá uma aproximação para os dados obtidos experimentalmente:

P = 668.72*SG - 463.37 - 205.35*SG^2. \qquad (1)

Essa equação é da forma

P = b*SG - c - a*SG^2,

com

a=205.35, b=668.72, c=463.37.

Resolvendo para SG, temos duas raízes, mas a solução correta no intervalo típico de interesse (SG aproximadamente entre 1.000 e 1.200, por exemplo), é a menor delas, ou seja

SG = \displaystyle d - \sqrt{d^2 - \frac{(P+c)}{a}},

onde

d=\displaystyle \frac{b}{2a}.

Assim, podemos escrever

SG = \displaystyle \frac{668.72}{410.7} - \sqrt{\left(\frac{668.72}{410.7}\right)^2 - \frac{P+463.37}{205.35}}. \qquad (2)

O formulário acima implementa as transformações (1) e (2).

Para uma aproximação rápida e que pode ser feita de cabeça, os milésimos da gravidade específica são aproximadamente iguais a quatro vezes o grau Plato. Os milésimos da gravidade específica são chamados de unidades de gravidade (ou pontos de gravidade) e são obtidos meramente subtraindo a gravidade específica de 1.000 e multiplicando o resultado por mil. Por exemplo, se a gravidade específica é 1.008 \;g.e., então isso dá

1000*(1.008-1.000) = 8 \text{ pontos de gravidade,}

que equivalem a aproximadamente

\displaystyle \frac{8}{4} = 2 \text{ graus Plato}.

Ou, se o grau Plato é 12P, então isso equivale aproximadamente a

12*4=48 \text{ pontos de gravidade},

que dão

\displaystyle 1 + \frac{48}{1000} = 1.048g.e.

Essa aproximação é muito boa até aproximadamente uns 13 graus Plato. Depois disso, é necessário uma pequena correção, com os pontos de gravidade sendo um pouco maiores que quatro vezes o grau Plato.

Para concluir, vamos ser um pouco mais explícitos nas definições de extrato e gravidade específica, para evitar confusões. Se uma solução é composta de um soluto S e um solvente W, então o extrato em graus plato é dado por

\displaystyle E = \frac{m(S)}{m(S)+m(W)},

onde m(S) indica a massa do soluto e m(W), a massa do solvente. A massa total da solução é m(S\cup W) = m(S)+m(W). Vamos denotar também por v(W) e v(S\cup W) o volume da quantidade W de água e o volume da solução, respectivamente. Observe que, em geral, não é verdade que v(S\cup W)=v(S)+v(W).

Por sua vez, a gravidade específica da solução é dada por

\displaystyle \gamma = \frac{\rho(S\cup W)}{\rho(W)},

onde

\displaystyle \rho(S\cup W) = \frac{m(S\cup W)}{v(S\cup W)} = \frac{m(S)+m(W)}{v(S\cup W)}

é a densidade da solução e

\displaystyle \rho(W) = \frac{m(W)}{v(W)}

é a densidade da água.

Referências:

  1. Brewing Techniques: Understanding Specific Gravity and Extract by Martin P. Manning, at http://brewingtechniques.com/library/backissues/issue1.3/manning.html
  2. Beer Data: Alcohol, Calorie, and Attenuation Levels of Beer, by Peter A. Ensminger, at http://hbd.org/ensmingr/
  3. Malting and Brewing: Apparent Extract (EA) Calculation, at http://maltingandbrewing.com/apparent-extract-ea-calculation.html
  4. Wikipedia: Gravity (alcoholic beverage), at http://en.wikipedia.org/wiki/Gravity_(alcoholic_beverage)

2 thoughts on “Gravidade específica e extrato

  1. ola ricardo,

    gostaria de compartilhar minha enorme admiraçao por vc, pela sua didatica e pelo seu conhecimento, e nos brindar com seu blog!!! obrigado!
    aqui em Curitiba todos te elogiam muito!!!

    preciso de uma ajuda sua, estou querendo comprar um refratometro, e tenho me deparado com muitas opçoes e dificuldade de saber qual é o melhor e onde comprar!!!!
    poderia me dar umas dicas!!!!

    obrigado e grande abraço

    • Olá, Casagrande,

      Eu comprei no exterior, mas sei que é possível comprar aqui com preço razoável. Veja na Bodebrown aí em Curitiba, eles devem ter ou saber indicar melhor do que eu. O ideal é um com correção de temperatura e com escala de 0 a uns 25 Brix.

      Abs,
      Ricardo

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