نسبة الكحول في الحجم

تتطلب بعض المشروبات نسبة معينة من الكحول للحصول على شهادة علامة تجارية أو ملصق كحولي محدد. على سبيل المثال، في المملكة المتحدة والولايات المتحدة وكندا والاتحاد الأوروبي ، يُشترط قانونًا ألا تقل نسبة الكحول في الويسكي المعبأ عن 40% . ^{[ 7 ]}

تُعتبر أنواع البيرة منخفضة الكحول (أقل من 0.5%) في بعض الدول، مثل إيران، مسموحة ( حلال ) رغم حظر الكحول فيها. ^{[ 8 ]} ومع ذلك، فإن نسبة الكحول في أنواع البيرة الخالية من الكحول هي عادةً الأدنى في الأسواق، حيث تبلغ 0.05%.

يكاد يكون من المستحيل على الشخص السليم أن يُصاب بالثمالة نتيجة تناول مشروبات منخفضة الكحول. فالتركيز المنخفض يحدّ بشدة من معدل استهلاكها، والذي يُستهلك بسهولة عن طريق عملية التمثيل الغذائي في الجسم. وقد أظهرت دراسة أُجريت على متطوعين ألمان أن شرب 1.5  لتر من بيرة بنسبة 0.4% كحول/حجم بسرعة خلال ساعة واحدة أدى إلى بلوغ تركيز الكحول في الدم 0.0056% كحد أقصى. ^{[ 9 ]} ولا تستطيع كليتا الإنسان السليمة إخراج سوى 0.8 إلى 1.0  لتر من الماء في الساعة، مما يجعل التسمم المائي أكثر احتمالاً قبل أي تسمم كحولي. ^{[ 10 ]}

تتباطأ عملية تخمير الإيثانول وتتوقف في النهاية عندما يصبح الكحول الناتج شديد التركيز بحيث لا تستطيع الخميرة تحمله، مما يحدد الحد الأقصى لنسبة الكحول في المشروبات الكحولية غير المقطرة. تتراوح النسبة النموذجية التي تتحملها خميرة البيرة بين 8 و 12%، بينما تتراوح نسبة الكحول في خميرة النبيذ عادةً بين 14 و 18%، وتصل النسبة في بعض الأنواع المتخصصة إلى 20%. أي نسبة أعلى من ذلك تتطلب التقطير، مما ينتج عنه مشروب كحولي مُسكر . ^{[ 11 ] [ 12 ]}

أثناء عملية تخمير الإيثانول، تحوّل الخميرة مولًا واحدًا من السكر إلى مولين من الكحول. ويمكن كتابة الصيغة العامة لحساب تركيز الكحول الناتج بالحجم كما يلي:

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

حيث يمثل SBV المُخمر السكر بالحجم (جم/ديسيلتر) الذي يتحول إلى كحول أثناء التخمير، وGECF هو عامل تحويل الجلوكوز إلى إيثانول:

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

حيث أن 46.069 هي الكتلة المولية للإيثانول و 180.156 هي الكتلة المولية للجلوكوز والفركتوز .

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

${\displaystyle SBVfermented=SBVstart-SBVfinal}$

يمكن حساب نسبة السكر بالحجم من خلال بريكس (نسبة السكر بالوزن) والكثافة النسبية:

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

يمكن قياس الكثافة النوعية باستخدام مقياس الكثافة ، ويمكن حساب قيمة بريكس من الكثافة النوعية. الصيغة البسيطة لحساب قيمة بريكس من الكثافة النوعية هي (الكثافة النوعية 1.000 - 1.179):

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

باستبدال قيمة بريكس في صيغة SBV أعلاه، نحصل على صيغة لحساب SBV من SG فقط:

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

وبمزيد من التعويض، نحصل على صيغة لحساب نسبة الكحول في المشروب من الكثافة النوعية فقط:

${\displaystyle SGdrop=SGstart-SGfinal}$

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

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

انخفاض الكثافة النوعية هو مقدار انخفاض الكثافة النوعية أثناء التخمير (عند 20 درجة مئوية). يكون العامل 135 أكثر دقة في منتصف نطاق انخفاض الكثافة النوعية من 0.000 إلى 0.179. ولأن العلاقة بين الكثافة النوعية ونسبة بريكس غير خطية، فمن الشائع تقسيم النطاق لزيادة الدقة عند استخدام صيغة نسبة الكحول البسيطة.

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

مثال على حساب نسبة الكحول في الدم:

• تم قياس الكثافة النوعية في بداية التخمير 1.067
• تم قياس الكثافة النوعية في نهاية التخمير 1.007
• انخفاض الكثافة النوعية = 1.067 - 1.007 = 0.06
• العامل من الجدول أعلاه 134
• نسبة الكحول في المشروب = 134 × 0.06 = 8.04

صيغة متطورة مستمدة من الصيغ التجريبية لكارل بالينغ. ^{[ 19 ]} تعوض هذه الصيغة التغيرات في الكثافة النوعية مع تغيرات تركيز الكحول، وتراعي حقيقة أن السكر لا يتحول بالكامل إلى كحول. جميع القيم مُقاسة عند درجة حرارة 20 درجة مئوية.

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

حيث تمثل SG final الكثافة النوعية عند انتهاء التخمير، وPlato start كمية السكر بالوزن عند بدء التخمير، وPlato final كمية السكر بالوزن عند انتهاء التخمير. يمكن استخدام بريكس بدلاً من بلاتو لتطابقهما تقريبًا.

وصف المؤلف الإنجليزي سيريل بيري أبسط طريقة لصنع النبيذ : ^{[ 20 ]}

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

إحدى طرق حساب البيرة هي: ^{[ 21 ]}

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

بالنسبة لنسبة الكحول الأعلى من 6%، يستخدم العديد من مصنعي الجعة هذه الصيغة: ^{[ 22 ]}

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

هناك طريقة أخرى لتحديد نسبة الكحول وهي " البرهان الكحولي" ، والذي يُعادل في الولايات المتحدة ضعف نسبة الكحول في الحجم (alc/vol). قد يُسبب هذا التباسًا عند شراء منتجات متشابهة في مناطق مختلفة، حيث تحمل أسماءً مختلفة على ملصقاتها الخاصة بكل بلد. على سبيل المثال، يُعلن عن مشروب ستروه الرم، الذي تبلغ نسبة الكحول فيه 80%، ويُسوّق تحت اسم "ستروه 80" عند بيعه في أوروبا، بينما يُباع في الولايات المتحدة تحت اسم "ستروه 160" .

في المملكة المتحدة ، تُحسب نسبة الكحول (أو نسبة الكحول في المشروب) بضرب الرقم في 1.75. ^{[ 23 ] [ 20 ]} على سبيل المثال، 40% كحول/حجم تعادل 80 درجة في الولايات المتحدة و70 درجة في المملكة المتحدة. مع ذلك، منذ عام 1980، استُبدلت نسبة الكحول في المشروب في المملكة المتحدة بنسبة الكحول/حجم كمقياس لمحتوى الكحول، لتجنب الخلط بين معايير نسبة الكحول في المشروب في المملكة المتحدة والولايات المتحدة.

في الولايات المتحدة، تقوم ولايات أركنساس ، وكانساس ، وميسيسيبي ، وكارولاينا الجنوبية ، وتينيسي ^{[ 24 ]} بتنظيم وفرض ضرائب على المشروبات الكحولية بناءً على نسبة الكحول في الوزن ( ABW )، معبراً عنها كنسبة مئوية من الكتلة الإجمالية . وتكون قيمة نسبة الكحول في الحجم (alc/vol) للمشروب دائماً أعلى من نسبة الكحول في الوزن (ABW).

بما أن ABW يقيس نسبة كتلة المشروب التي تمثل الكحول، بينما alc/vol يقيس نسبة حجم المشروب التي تمثل الكحول، فإن القيمتين تتناسبان بنفس نسبة كثافة المشروب إلى كثافة الكحول. لذلك، يمكن استخدام المعادلة التالية للتحويل بين ABV و ABW:

$${\displaystyle {\text{ABV}}={\text{ABW}}\times {\frac {\text{كثافة المشروب}}{\text{كثافة الكحول}}}}$$

عند نسب كحول منخفضة نسبيًا، تبلغ نسبة الكحول الوزنية حوالي 4/5 من نسبة الكحول الحجمية (على سبيل المثال، 3.2% كحول وزني تعادل حوالي 4% كحول حجمي). ^{[ 25 ]} ومع ذلك، نظرًا لامتزاج الكحول والماء، فإن معامل التحويل ليس ثابتًا بل يعتمد على تركيز الكحول.