Grado alcohólico por volumen

Algunas bebidas tienen requisitos de contenido alcohólico para poder ser certificadas como una determinada marca o etiqueta de alcohol. Por ejemplo, en el Reino Unido , Estados Unidos , Canadá y la Unión Europea, el whisky debe tener legalmente un contenido alcohólico mínimo del 40 % (ABV) embotellado. ^{[ 7 ]}

En algunos países, como Irán, las cervezas con bajo contenido alcohólico (<0,5%) se consideran permitidas ( halal ) a pesar de la prohibición del alcohol. ^{[ 8 ]} Sin embargo, el nivel de alcohol en las cervezas sin alcohol suele ser el más bajo que se vende comercialmente, 0,05.

Es prácticamente imposible que una persona sana se intoxique bebiendo bebidas con bajo contenido alcohólico. La baja concentración limita considerablemente la velocidad de ingesta, que el metabolismo humano elimina fácilmente. En un estudio con voluntarios alemanes, beber rápidamente 1,5  L de cerveza con un 0,4 % de alcohol por volumen en una hora resultó en una concentración máxima de alcohol en sangre (BAC) de 0,0056 %. ^{[ 9 ]} Los riñones humanos sanos solo pueden excretar entre 0,8 y 1,0  L de agua por hora, por lo que es probable que se produzca una intoxicación hídrica antes que cualquier intoxicación alcohólica. ^{[ 10 ]}

El proceso de fermentación del etanol se ralentizará y finalmente se detendrá cuando el alcohol producido se concentre demasiado para que la levadura lo tolere, lo que define un límite superior de alc/vol para las bebidas alcohólicas no destiladas. La tolerancia típica para las levaduras de cerveza es de 8 a 12 %, mientras que las levaduras de vino suelen oscilar entre 14 y 18 %, y algunas especiales alcanzan el 20 % de alc/vol. Cualquier valor superior requeriría destilación, produciendo licor . ^{[ 11 ] [ 12 ]}

Durante la fermentación del etanol, la levadura convierte un mol de azúcar en dos moles de alcohol. Se puede escribir una fórmula general para calcular la concentración de alcohol resultante por volumen:

${\displaystyle ABV=SBVfermentado\times GECF}$

donde SBV fermentado es el azúcar por volumen (g/dL) convertido en alcohol durante la fermentación y GECF es el factor de conversión glucosa-etanol:

${\displaystyle GECF={\frac {2\times 46.069}{180.156}}\approx 0.511435}$

donde 46,069 es la masa molar del etanol y 180,156 es la masa molar de la glucosa y la fructosa .

${\displaystyle ABV\approx SBVfermentado\times 0.511435}$

${\displaystyle SBVfermented=SBVstart-SBVfinal}$

El azúcar por volumen se puede calcular a partir de los grados Brix (azúcar por peso) y la densidad relativa (SG):

${\displaystyle SBV=Brix\times SG}$

La densidad específica (SG) se puede medir con un hidrómetro y los grados Brix se pueden calcular a partir de la SG. Una fórmula sencilla para calcular los grados Brix a partir de la SG es (SG 1.000 - 1.179):

${\displaystyle Brix=263.663-{\frac {263.806}{SG}}}$

Al sustituir Brix en la fórmula de SBV anterior, obtenemos una fórmula para calcular SBV a partir únicamente de SG:

${\displaystyle {\text{SBV}}=263.663\times SG-263.806}$

Mediante una sustitución adicional, obtenemos una fórmula para calcular el ABV a partir únicamente de la SG:

${\displaystyle SGdrop=SGstart-SGfinal}$

${\displaystyle SBVfermented=263.663\times SGdrop}$

${\displaystyle ABV\approx 263.663\times 0.511435\times SGdrop\approx 135\times SGdrop}$

La caída de SG indica cuánto disminuyó la densidad específica durante la fermentación (a 20 °C). El factor 135 es más preciso en el centro del rango de caída de SG de 0,000 a 0,179. Dado que la correlación entre SG y Brix no es lineal, es común dividir el rango para aumentar la precisión al usar la fórmula simple de ABV:

${\displaystyle ABV\approx factor\times SGdrop}$

Ejemplo de cálculo de ABV:

• Densidad específica medida al inicio de la fermentación: 1,067
• Densidad específica medida al final de la fermentación: 1,007
• Caída de SG = 1,067 - 1,007 = 0,06
• Factor de la tabla anterior 134
• ABV = 134 x 0,06 = 8,04

Fórmula avanzada derivada de las fórmulas empíricas de Carl Balling. ^{[ 19 ]} La fórmula compensa las variaciones en la densidad específica (SG) con las variaciones en la concentración de alcohol y el hecho de que no todo el azúcar se convierte en alcohol. Todos los valores se miden a 20 °C.

$${\displaystyle ABV={\frac {-118772\times {\text{SG final}}\times ({\text{Plato inicial}}-{\text{Plato final}})}{({\text{Plato inicial}}-193.765)\times ({\text{Plato inicial}}+1220)}}}$$

donde SG final es la gravedad específica al finalizar la fermentación, Plato inicial es el contenido de azúcar en peso al comenzar la fermentación, y Plato final es el contenido de azúcar en peso al finalizar la fermentación. Se puede usar Brix en lugar de Plato, ya que son prácticamente idénticos.

El método más sencillo para hacer vino ha sido descrito por el autor inglés Cyril Berry : ^{[ 20 ]}

$${\displaystyle {\text{ABV}}\approx 136\times \left({\text{SG inicial}}-{\text{SG final}}\right)}$$

Un cálculo para la cerveza es: ^{[ 21 ]}

$${\displaystyle {\text{ABV}}\approx 131\times \left({\text{SG inicial}}-{\text{SG final}}\right)}$$

Para un ABV superior al 6%, muchos cerveceros utilizan esta fórmula: ^{[ 22 ]}

$${\displaystyle {\text{ABV}}\approx {\frac {105}{0.79}}\times \left({\frac {{\text{SG inicial}}-{\text{SG final}}}{\text{SG final}}}\right)\approx 132.9\times \left({\frac {{\text{SG inicial}}-{\text{SG final}}}{\text{SG final}}}\right)}$$

Otra forma de especificar el contenido de alcohol es mediante la graduación alcohólica (alcohol proof ), que en Estados Unidos equivale al doble del porcentaje de alcohol por volumen (alc/vol). Esto puede generar confusión entre productos similares que se venden en distintas regiones y que tienen nombres diferentes en sus etiquetas. Por ejemplo, el ron Stroh con un 80 % de alcohol por volumen (ABV) se anuncia y etiqueta como Stroh 80 en Europa, pero se denomina Stroh 160 en Estados Unidos.

En el Reino Unido , la graduación alcohólica es 1,75 veces el número (expresado como porcentaje). ^{[ 23 ] [ 20 ]} Por ejemplo, 40 % alc/vol equivale a 80 grados en EE. UU. y 70 grados en el Reino Unido. Sin embargo, desde 1980, la graduación alcohólica en el Reino Unido se ha sustituido por alc/vol como medida del contenido alcohólico, evitando así confusiones entre los estándares de graduación del Reino Unido y EE. UU.

En Estados Unidos, Arkansas , Kansas , Misisipi , Carolina del Sur y Tennessee ^{[ 24 ]} regulan y gravan las bebidas alcohólicas según su contenido alcohólico en peso ( ABW ), expresado como porcentaje de la masa total . El valor alc/vol de una bebida siempre es superior al ABW.

Dado que ABW mide la proporción de la masa de la bebida que corresponde al alcohol, mientras que alc/vol es la proporción del volumen de la bebida que corresponde al alcohol, ambos valores guardan la misma proporción que la densidad de la bebida con la densidad del alcohol. Por lo tanto, se puede utilizar la siguiente ecuación para convertir entre ABV y ABW:

$${\displaystyle {\text{ABV}}={\text{ABW}}\times {\frac {\text{densidad de la bebida}}{\text{densidad del alcohol}}}}$$

A concentraciones relativamente bajas de alcohol por volumen, el porcentaje de alcohol en peso es aproximadamente 4/5 del alcohol por volumen (por ejemplo, 3,2 % de alcohol por peso es aproximadamente 4 % de alcohol por volumen). ^{[ 25 ]} Sin embargo, debido a la miscibilidad del alcohol y el agua, el factor de conversión no es constante, sino que depende de la concentración de alcohol.