Спиртовое брожение магия превращения сахара в этиловый спирт - Вкусные рецепты от ReceptPizza.Ru
16 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Спиртовое брожение магия превращения сахара в этиловый спирт

Рецепты Алкофана. Теория и практика приготовления спиртных напитков дома

Издатель

Рецепты Алкофана
Теория и практика приготовления спиртных напитков дома
Алкофан

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

От автора

Большинство книг о винокурении и виноделии написано профессиональными технологами, промышленный опыт которых сложно воспроизвести дома, или дилетантами, собравшими непроверенные «народные» рецепты из общедоступных источников. В результате начинающему винокуру приходится самому набивать шишки: разбираться в сложных терминах, а потом пытаться приспособить заводскую технологию под свои нужды, либо проверять рецепты на свой страх и риск, понимая, что многие из них будут неправильными. В обоих случаях приходится потратить немало времени и средств, прежде чем результат – изготовленный своими руками качественный спиртной напиток – будет достигнут.

Цель этой книги – дать читателю работающие пошаговые рецепты алкогольных напитков, адаптированные для домашних условий с минимальным набором оборудования, сопроводив технологии приготовления доступно изложенной теорией для понимания сути проводимых манипуляций.

«Рецепты АлкоФана» – обобщенный и систематизированный восьмилетний опыт автора в приготовлении спиртного. При этом каждый рецепт проверен десятками тысяч пользователей сайта alcofan.com, что гарантирует правильность пропорций и методики приготовления.

Книгу можно читать с первой и до последней главы, постигая все азы, или по отдельным главам и даже рецептам, просто шаг за шагом выполняя инструкции без углубления в теорию.

Вопросы автору можно задать на сайте alcofan.com, там же находятся сотни других рецептов, которые не попали в книгу.

Присоединяйтесь к нашему сообществу «Братство Алкофанов» на форуме forum.alcofan.com, делитесь своими наработками и получайте помощь опытных участников.

Видеорецепты, ролики о культуре употребления спиртных напитков и методы приготовления популярных коктейлей опубликованы на «Канале ценителей спиртных напитков» на видеохостинге YouTube.

Удачи в освоении прекраснейшего хобби виноделия и самогоноварения, которым увлечены миллионы людей во всем мире!

Общие вопросы

Спиртовое брожение – магия превращения сахара в этиловый спирт

Спиртовое брожение лежит в основе приготовления любого алкогольного напитка. Это самый простой и доступный способ получить этиловый спирт. Второй метод – гидратация этилена – является синтетическим, применяется редко и только в производстве водки. Мы рассмотрим особенности и условия брожения, чтобы лучше понять, как сахар превращается в спирт. С практической точки зрения эти знания помогут создать оптимальную среду для дрожжей, правильно подготовив сусло – смесь сырья с водой перед брожением.

Спиртовое брожение – это процесс превращения дрожжами глюкозы в этиловый спирт и углекислый газ в анаэробной (бескислородной) среде. Уравнение следующее:

C6H12O6 → 2C2H5OH +2CO2.

В результате одна молекула глюкозы превращается в две молекулы этилового спирта и две молекулы углекислого газа. При этом происходит выделение энергии, что приводит к незначительному повышению температуры среды. Также в процессе брожения образуются сивушные масла: бутиловый, амиловый, изоамиловый, изобутиловый и другие спирты, которые являются побочными продуктами обмена аминокислот. Во многом сивушные масла формируют аромат и вкус напитка, но большинство из них вредны для человеческого организма, поэтому производители стараются очистить спиртное от вредных сивушных масел, но оставить полезные.

Дрожжи – это одноклеточные грибы шарообразной формы (около 1500 видов), активно развивающиеся в жидкой или полужидкой среде, богатой сахарами: на поверхности плодов и листьев, в нектаре цветов, мертвой фитомассе и даже почве.

Это одни из самых первых организмов, «прирученных» человеком, в основном дрожжи используются для выпечки хлеба и приготовления спиртных напитков. Археологами установлено, что древние египтяне за 6000 лет до н. э. научились делать пиво, а к 1200 году до н. э. освоили выпечку дрожжевого хлеба.

Научное исследование природы брожения началось в XIX веке, первыми химическую формулу предложили Ж. Гей-Люссак и А. Лавуазье, но осталась неясной сущность процесса, возникло две теории. Немецкий ученый Юстус фон Либих предполагал, что брожение имеет механическую природу – колебания молекул живых организмов передаются сахару, который расщепляется на спирт и углекислый газ. В свою очередь Луи Пастер считал, что в основе процесса брожения биологическая природа – при достижении определенных условий дрожжи начинают перерабатывать сахар в спирт. Пастеру опытным путем удалось доказать свою гипотезу, позже биологическую природу брожения подтвердили другие ученые.

Русское слово «дрожжи» происходит от старославянского глагола drozgati, что значит «давить» или «месить», прослеживается явная связь с выпечкой хлеба. В свою очередь английское название дрожжей yeast происходит от староанглийских слов gist и gyst, которые значат «пена», «выделять газ» и «кипеть», что ближе к винокурению.

В качестве сырья для спирта используют сахар, сахаросодержащие продукты (в основном фрукты и ягоды), а также крахмалосодержащее сырье: зерно и картофель. Проблема в том, что дрожжи не могут сбродить крахмал, поэтому сначала нужно расщепить его до простых сахаров, это делается ферментом – амилазой. Амилаза содержится в солоде – пророщенном зерне – и активируется при высокой температуре (обычно 60—72°С), а сам процесс преобразования крахмала до простых сахаров называется осахариванием. Осахаривание солодом («горячее») можно заменить внесением синтетических ферментов, при котором не нужно нагревать сусло, поэтому метод называется «холодным» осахариванием.

Спиртовое брожение – магия превращения сахара в этиловый спирт

Спиртовое брожение лежит в основе приготовления любого алкогольного напитка. Это самый простой и доступный способ получить этиловый спирт. Второй метод – гидратация этилена, является синтетическим, применяется редко и только в производстве водки. Мы рассмотрим особенности и условия брожения, чтобы лучше понять, как сахар превращается спирт. С практической точки эти знания помогут создать оптимальную среду для дрожжей – правильно поставить брагу, вино или пиво.

Спиртовое брожение – это процесс превращения дрожжами глюкозы в этиловый спирт и углекислый газ в анаэробной (бескислородной) среде. Уравнение следующее:

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2.

В результате одна молекула глюкозы превращается в 2 молекулы этилового спирта и 2 молекулы углекислого газа. При этом происходит выделение энергии, что приводит к незначительному повышению температуры среды. Также в процессе брожения образуются сивушные масла: бутиловый, амиловый, изоамиловый, изобутиловый и другие спирты, которые являются побочными продуктами обмена аминокислот. Во многом сивушные масла формируют аромат и вкус напитка, но большинство из них вредны для человеческого организма, поэтому производители стараются очистить спиртное от вредных сивушных масел, но оставить полезные.

Дрожжи – это одноклеточные грибы шарообразной формы (около 1500 видов), активно развивающиеся в жидкой или полужидкой среде богатой сахарами: на поверхности плодов и листьев, в нектаре цветов, мертвой фитомассе и даже почве.

Дрожжевые клетки под микроскопом

Это одни из самых первых организмов, «прирученных» человеком, в основном дрожжи используются для выпечки хлеба и приготовления спиртных напитков. Археологами установлено, что древние египтяне за 6000 лет до н. э. научились делать пиво, а к 1200 году до н. э. освоили выпечку дрожжевого хлеба.

Научное исследование природы брожения началось в XIX веке, первыми химическую формулу предложили Ж. Гей-Люссак и А. Лавуазье, но осталась неясной сущность процесса, возникло две теории. Немецкий ученый Юстус фон Либих предполагал, что брожение имеет механическую природу – колебания молекул живых организмов передаются сахару, который расщепляется на спирт и углекислый газ. В свою очередь, Луи Пастер считал, что в основе процесса брожения биологическая природа – при достижении определенных условий дрожжи начинают перерабатывать сахар в спирт. Пастеру опытным путем удалось доказать свою гипотезу, позже биологическую природу брожения подтвердили другие ученые.

Русское слово «дрожжи» происходит от старославянского глагола «drozgati», что значит «давить» или «месить», прослеживается явная связь с выпечкой хлеба. В свою очередь, английское название дрожжей «yeast» восходит от староанглийских слов «gist» и «gyst», которые значат «пена», «выделять газ» и «кипеть», что ближе к винокурению.

В качестве сырья для спирта используют сахар, сахаросодержащие продукты (в основном фрукты и ягоды), а также крахмалосодержащее сырье: зерно и картофель. Проблема в том, что дрожжи не могут сбродить крахмал, поэтому сначала нужно расщепить его до простых сахаров, это делается ферментом – амилазой. Амилаза содержится в солоде – пророщенном зерне, и активируется при высокой температуре (обычно 60-72 °C), а сам процесс преобразования крахмала до простых сахаров называется «осахариванием». Осахаривание солодом («горячее») можно заменить внесением синтетических ферментов, при котором не нужно нагревать сусло, поэтому метод называется «холодным» осахариванием.

Условия брожения

На развитие дрожжей и ход брожения влияют следующие факторы: концентрация сахара, температура и свет, кислотность среды и наличие микроэлементов, содержание спирта, доступ кислорода.

1. Концентрация сахара. Для большинства рас дрожжей оптимальная сахаристость сусла составляет 10-15%. При концентрации выше 20% брожение ослабевает, а при 30-35% почти гарантированно прекращается, поскольку сахар становится консервантом, препятствующим работе дрожжей.

Интересно, что при сахаристости среды ниже 10% брожение тоже протекает слабо, но прежде чем подслащать сусло, нужно помнить о максимальной концентрации спирта (4-й пункт), полученного в ходе брожения.

2. Температура и свет. Для большинства штаммов дрожжей оптимальная температура брожения – 20-26 °C (пивным дрожжам низового брожения требуется 5-10 °C). Допустимый диапазон – 18-30 °C. При более низких температурах брожение существенно замедляется, а при значениях ниже нуля процесс останавливается и дрожжи «засыпают» — впадают в анабиоз. Для возобновления брожения достаточно поднять температуру.

Читать еще:  Домашнее вино из смешанного варенья

Слишком высокая температура уничтожает дрожжи. Порог выносливости зависит от штамма. В общем случае опасными считаются значения выше 30-32 °C (особенно для винных и пивных), однако существуют отдельные расы спиртовых дрожжей, способные выдержать температуру сусла до 60 °C. Если дрожжи «сварились», для возобновления брожения придется добавить в сусло новую партию.

Процесс брожения сам по себе вызывает повышение температуры на несколько градусов – чем больше объем сусла и активнее работа дрожжей, тем сильнее нагрев. На практике коррекцию температуры делают, если объем больше 20 литров – достаточно держать температуру ниже 3-4 градусов от верхней границы.

Емкость оставляют в темном месте или накрывают плотной тканью. Отсутствие прямых солнечных лучей позволяет избежать перегрева и позитивно сказывается на работе дрожжей – грибки не любят солнечного света.

3. Кислотность среды и наличие микроэлементов. Среда кислотностью 4.0-4.5 рН способствует спиртовому брожению и подавляет развитие сторонних микроорганизмов. В щелочной среде выделяются глицерин и уксусная кислота. В нейтральном сусле брожение протекает нормально, но активно развиваются патогенные бактерии. Кислотность сусла корректируют перед внесением дрожжей. Зачастую винокуры-любители повышают кислотность лимонной кислотой или любым кислым соком, а для снижения гасят сусло мелом или разбавляют водой.

Кроме сахара и воды дрожжам требуются другие вещества – в первую очередь это азот, фосфор и витамины. Эти микроэлементы дрожжи используют для синтеза аминокислот, входящих в состав их белка, а также для размножения на начальном этапе брожения. Проблема в том, что в домашних условиях точно определить концентрацию веществ не получится, а превышение допустимых значений может негативно сказаться на вкусе напитка (особенно это касается вина). Поэтому предполагается, что крахмалосодержащее и фруктовое сырье изначально содержит требуемое количество витаминов, азота и фосфора. Обычно подкармливают только брагу из чистого сахара.

4. Содержание спирта. С одной стороны, этиловый спирт – продукт жизнедеятельности дрожжей, с другой – это сильный токсин для дрожжевых грибков. При концентрации спирта в сусле 3-4% брожение замедляется, этанол начинает тормозить развитие дрожжей, при 7-8% дрожжи уже не размножаются, а при 10-14% перестают перерабатывать сахар – брожение прекращается. Только отдельные штаммы культурных дрожжей, выведенных в лабораторных условиях, толерантны к концентрации спирта выше 14% (некоторые продолжают брожение даже при 18% и выше). Из 1% сахара в сусле получается около 0.6% спирта. Это значит, что для получения 12% спирта требуется раствор с содержанием сахара 20% (20 × 0.6 = 12).

5. Доступ кислорода. В анаэробной среде (без доступа кислорода) дрожжи нацелены на выживание, а не размножение. Именно в таком состоянии выделяется максимум алкоголя, поэтому в большинстве случаев нужно оградить сусло от доступа воздуха и одновременно организовать отвод углекислого газа с емкости, чтобы избежать повышенного давления. Эта задача решается путем установки гидрозатвора.

При постоянном контакте сусла с воздухом возникает опасность скисания. В самом начале, когда брожение активное, выделяющийся углекислый газ выталкивает воздух от поверхности сусла. Но в конце, когда брожение ослабевает и углекислоты появляется всё меньше, воздух попадает в незакрытую емкость с суслом. Под воздействием кислорода активируются уксуснокислые бактерии, которые начинают перерабатывать этиловый спирт на уксусную кислоту и воду, что приводит к порче вина, снижению выхода самогона и появлению у напитков кислого привкуса. Поэтому так важно закрыть емкость гидрозатвором.

Однако для размножения дрожжей (достижения оптимального их количества) требуется кислород. Обычного достаточно той концентрации, что находится в воде, но для ускоренного размножения брагу после внесения дрожжей оставляют на несколько часов открытой (с доступом воздуха) и несколько раз перемешивают.

Спиртовое брожение

Спиртовым брожением называется процесс превраще­ния микроорганизмами сахара в этиловый спирт и углекислый газ:Превращениебезазотистых органических веществ

Возбудителями спиртового брожения являются дрож­жи. Спиртовое брожение могут вызвать некоторые мицели-альные грибы, однако при этом образуется значительно меньше спирта (5—7%). Брожение с образованием спирта и углекислого газа вызывают и некоторые бактерии, но по количественному соотношению между конечными и побоч­ными продуктами, а также характеру побочных продуктов бактериальное спиртовое брожение отличается от броже­ния, вызываемого дрожжами.

Связь спиртового брожения с жизнедеятельностью дрож­жей была отмечена еще в начале XIX в., но окончательно установлена Л. Пастером в 1857 г.

Большое значение в изучении спиртового брожения имело открытие «бесклеточного» брожения — соком из дрож­жей, не содержащим дрожжевых клеток. На основании это­го был сделан вывод, что в дрожжевом соке содержится какое-то активное вещество — фермент, которое еще Бух-нер предложил назвать зимазой. Дальнейшие исследования показали, что зимаза является комплексом ферментов.

Химизм спиртового брожения. Приведенное выше уравнение спиртового брожения выражает его лишь в общем суммарном виде. Спиртовое брожение для дрожжей является процессом получения энергии в анаэробных усло­виях.

В гл. 2 указывалось, что любое брожение протекает как бы в две стадии: первая — окислительная — включает пре­вращение глюкозы до пировппоградпон кислоты с образова­нием двух молекул восстановленного НАД • Н2— промежу­точного акцептора водорода:

а во второй стадии — восстановительный — НАД • Н2 передает водород конечному акцептору, который превращается в основной конечный продукт брожения.

Дрожжи обладают ферментом пируватдекарбоксплазон, который катализирует реакцию декарбоксилированпя ппро-виноградной кислоты с отщеплением СО2 и образованием уксусного альдегида:

Углекислый газ является одним из конечных продуктов спиртового брожения. Уксусный альдегид играет роль ко­нечного акцептора водорода. Вступая во взаимодействие с НАД • Н2 он при участии фермента алькогольдегидрогеназы восстанавливается в этиловый спирт, а НАД • Н2 регенери­руется (окисляется) в НАД:

Реакция восстановления уксусного альдегида в этило­вый спирт завершает спиртовое брожение.

С энергетической точки зрения брожение — процесс малоэкономичный; выше указывалось, что при сбражива-нии грамм-молекулы глюкозы синтезируется всего 2 моля АТФ. Недостаток выделяющейся при брожении энергии дрожжи возмещают за счет переработки большого количества сахара.

Наряду с главными продуктами брожения в небольшом количестве образуются побочные продукты: глицерин (1- 3%), уксусный альдегид, уксусная и янтарная кислоты, си­вушные масла — смесь высших спиртов (изоамилового, изо-бутилового, амилового, н-пропилового и др.) и некоторые другие вещества.

Образование дрожжами высших спиртов связано с азот­ным и углеводным обменами дрожжевых клеток. Высшие спирты участвуют в формировании аромата и вкуса напит­ков спиртового брожения.

Общие условия спиртового брожения. На развитие дрожжей и ход брожения влияют многие факторы: хими­ческий состав среды, ее концентрация и кислотность, тем­пература и др.

Не все сахара сбраживаются дрожжами. Большинство дрожжей способны сбраживать моносахариды, а из дисахаридов — преимущественно сахарозу и мальтозу. Пентозы могут использовать лишь некоторые виды дрожжей.

Крахмал дрожжи не сбраживают, так как они не име­ют амилолитических ферментов.

Наиболее благоприятная концентрация сахара в среде для большинства дрожжей от 10 до 15%. При повышении концентрации сахара энергия брожения 1 снижается, а при 30—35% брожение обычно почти прекращается, хотя в при­роде встречаются дрожжи, способные вызвать медленное брожение сахара даже при концентрации его до 60% и выше.

Хорошим источником азота для большинства дрожжей являются аммонийные соли; используются также аминокис­лоты и пептиды.

Нормально брожение протекает в кислой среде при рН, равной 4-5. В щелочной среде направление брожения из­меняется в сторону увеличения выхода глицерина.

Наибольшая скорость брожения наблюдается при тем­пературе около 30°С, а при 45-5О°С оно прекращается, так как дрожжи отмирают. При снижении температуры бро­жение замедляется, но полностью не прекращается даже при температурах, близких к 0°С.

По характеру брожения дрожжи подразделяют на верховые и низовые.

Брожение, вызываемое верховыми дрожжами, проте­кает бурно и быстро при температуре 20-28°С. На поверхности бродящей жидкости образуется много пены, и под действием выделяющегося углекислого газа дрожжи выносятся в верхние слои субстрата. По окончании брожения дрожжи оседают на дно бродильных сосудов рыхлым слоем.

Брожение, вызываемое низовыми дрожжами, протекает спокойнее и медленнее, особенно если оно протекает при сравнительно низких температурах — 4-10°С. Газ выделяется постепенно, пены образуется меньше, дрожжи не вы­носятся на поверхность сбраживаемой среды и быстро осе­дают на дно бродильных емкостей.

Этиловый спирт, накапливающийся в процессе броже­ния, неблагоприятно влияет на дрожжи. Его угнетающее действие проявляется уже при концентрации 2-5% в зависимости от вида и расы дрожжей. В большинстве случаев брожение прекращается при 12—14% (объемных) спирта. Не­которые расы дрожжей более спиртоустойчивы и образуют 16—18% спирта. Получены расы, продуцирующие до 20% спирта.

Спиртовое брожение протекает нормально в анаэробных условиях, при этом дрожжи почти не размножаются. В среде, богатой кислородом, дрожжи ведут себя как аэробные организмы и активно размножаются.

Практическое значение спиртового брожения. Процесс спиртового брожения лежит в основе виноделия, пиво­варения, хлебопечения, производства этилового спирта и глицерина. Совместно с молочно-кислым брожением оно ис­пользуется при получении некоторых кисло-молочных продуктов (кумыса, кефира), при квашении овощей. Однако спонтанно (самопроизвольно) возникающее спиртовое бро­жение в сахаросодержащих продуктах (фруктовых соках, сиропах, компотах, варенье и др.) вызывает их порчу — забраживание.

Читать еще:  Рецепт вина из яблочного варенья

Производство этилового спирта. При производстве эти­лового спирта для пищевых целей используют крахмалосодержащее сырье — картофель, зерно злаков, отходы крах-мало-паточных заводов и сахаросодержащее сырье — ме­лассу (черную патоку) — отход свеклосахарного производства, а также сахарную свеклу. Для получения техническо­го спирта используют гидролизаты древесины и сульфитные щелока — отходы бумажных производств.

Из крахмалосодержащего сырья путем разваривания готовят затор, который подвергают осахариванию. Источни­ком осахаривающих (амилолитических) ферментов служит солодовое молоко, изготовляемое из проросших зерен яч­меня, или грибной солод — ферментный препарат из грибов рода Азрег^Шиз.

В зерновом и грибном солоде, кроме амилаз, содержатся протеолитические ферменты, вызывающие частичное превращение белков затора в растворимые азотсодержащие вещества. В результате получается жидкий сахаристый субстрат, называемый суслом, содержащий помимо сахара и другие питательные вещества для дрожжей.

При использовании мелиссы, сульфитных щелоков и гидролизатов древесины для улучшения питательной цен­ности в них вносят источники фосфора и азота. Мелласу, кроме того, разводят водой для снижения в ней концентра­ции сахара, солей и других веществ и подкисляют серной

кислотой. Подготовленные сахаристые заторы подвергают брожению.

Применяемые дрожжи предварительно выращивают в аэробных условиях на стерильных питательных сахарсодержащих заторах, подкисленных серной кислотой или заква­шенных мелочно-кислыми бактериями (обычно палочкой Дельбрюка).

В производстве спирта, как и в других, основанных на спиртовом брожении производствах, подбирают специаль­ные расы дрожжей, обладающие необходимыми для данно­го производства свойствами.

Применяют расы верховых дрожжей Saccharomyces cerevisiae, быстро размножающиеся, спиртоустойчивые, с высокой энергией брожения, устойчивые к высокому содер­жанию в среде сухих веществ.

По окончании процесса брожения дрожжи отделяют от сброженного затора (бражки), а спирт отгоняют на специ­альных перегонных аппаратах. Получается спирт-сырец и остается отход производства — барда. Барду используют как питательную среду для выращивания кормовых дрожжей, а спирт-сырец — для технических целей или подвергают очи­стке от примесей, т. е. ректификации. Отработанные дрож­жи выпускают в виде жидких и сухих кормовых дрожжей, а в отдельных производствах — в виде прессованных пекарских.

В процессе сбраживания заторов совместно с культур­ными (производственными) дрожжами могут развиваться попадающие извне (из воздуха, сырья, аппаратуры) посто­ронние микроорганизмы. Специфические условия — кислая реакция заторов, анаэробность, наличие образующегося при брожении спирта — неблагоприятны для развития многих микробов, однако молочно-кислые бактерии и некоторые дикие дрожжи способны развиваться в этих условиях. Они используют питательные вещества среды, угнетают произ­водственные дрожжи продуктами своего обмена, при этом выход спирта снижается.

Использование спиртового брожения в хлебопечении, производстве алкогольных, слабоалкогольных напитков, некоторых кисло-молочных продуктов изложено в гл. 7.

Дата добавления: 2014-12-15 ; просмотров: 9614 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Спиртовое брожение

Спиртовое брожение

Для производства спиртных напитков используется водный раствор, включающий сахар, сахаросодержащие продукты и дрожжи. В результате процесса брожения, образуется раствор, содержащий алкоголь – брага.

Что происходит в браге?

Брожение является сложным химическим процессом разложения углеводов. Процесс проходит с активным участием дрожжей. Дрожжи – это одноклеточные грибы, содержащие ферменты. Энзимы или ферменты (от лат. fermentum – закваска), ускоряют химические реакции. Фермент, входящий в состав дрожжей и вызывающий спиртовое брожение называется зимаза (от греч. Zyme – дрожжи). Зимазы являются результатом жизнедеятельности дрожжей и обеспечивают реакцию брожения.

Ферменты – мощные катализаторы этого сложного процесса. Зимазы воздействуют только на определенные органические вещества. Результатом спиртового брожения является превращение сахара в этиловый спирт, с выделением углекислого газа.

Основные побочные продукты спиртового брожения: сивушные масла, янтарная кислота, ацетальдегид, глицерин. Янтарная кислота и спирты сивушного масла образуются в результате процесса брожения аминокислот. Сивушные масла представляют собой маслянистую жидкость желтого или коричневого цвета, с неприятным запахом.

Для питания дрожжей, кроме сахара, необходимы соединения калия, магния, азотистые соединения, производные фосфорной кислоты. Существует множество культур дрожжей. Одни растут на поверхности браги, другие собираются на дне емкости.

Естественные дрожжи

Естественные (дикие) дрожжи для спиртового брожения часто присутствуют на поверхности плодов и заметны как светлый налет на ягодах. Наибольшее количество естественных дрожжей для спиртового брожения находится на винограде. Именно наличие большого количества естественных дрожжей и высокое содержание сахара – до 25%, делают эту ягоду самой удачной из всех фруктов для создания активного процесса брожения и производства вина. Вино получается путем естественного сбраживания виноградного сусла.

Дрожжи оказывают большое влияние на вкус виноградной браги, а впоследствии и вина. Вкус естественных дрожжей менее заметен и более гармоничен, чем вкус добавленных искусственных. Естественные дрожжи позволяют получать напитки более высокого класса, чем приготовленные с помощью искусственных. Это делает их более привлекательными для индивидуального производства вина, при этом искусственные дрожжи сильно подвержены влиянию внешней среды, менее активны и стабильны в работе.

Прохладная погода, дожди, интенсивное опрыскивание химикатами приводят к потере естественных дрожжей. В то же время искусственно выведенные винные дрожжи легче хранить. Они обладают большей предсказуемостью, стабильностью, обеспечивают непрерывное протекание реакции.

Как управлять процессом брожения?

Управляют процессом при помощи изменения условий. Оптимальная температура приготовления браги 30 – 37 градусов. Температура ниже 5 и выше 50 градусов сначала замедляет, а затем останавливает брожение. Важно придерживаться количества сахара в растворе. Оптимально 10 – 15%. При большой концентрации сахара брожение замедляется, дрожжевые грибки погибают.

В результате брожения получается спирт. В то же время увеличение концентрации спирта в браге замедляет процесс или полностью прекращает его. Поэтому, используя температуру среды, сахар и спирт, можно управлять реакцией.

Различные дрожжи имеют разную чувствительность к концентрации спирта. Некоторые винные дрожжи вырабатывают спирт крепостью до 18%, но в основном реакция в домашних условиях останавливается при 10% — 12%.

Для справки. Влияние ферментов имеет свою специфику. Не всегда результатом брожения является спирт и углекислый газ. Глюкоза под воздействием фермента, содержащегося в молочнокислой бактерии, превращается не в спирт, а в молочную кислоту. В дрожжах содержатся различные ферменты, под воздействием которых возможны и другие химические процессы.

Нормальный ход брожения, при котором получается спирт и углекислый газ, можно изменить и вместо спирта получить глицерин. Это процесс получил название “Вторая форма брожения”. Существует и “Третья форма брожения”. В результате ее кроме этилового спирта образуется уксусная кислота.

Особенности сбраживания

Некоторые продукты для приготовления браги требуют предварительной подготовки, чтобы они стали съедобными для дрожжей. Зерна злаков богаты крахмалом. Крахмал не съедобен для дрожжей, но после термической обработки и ферментации превращается в сахар, любимый дрожжами. Для приготовления этой браги используют солод, из проросших и смолотых зерен хлебных злаков.

Это наиболее сложная в приготовлении браги технология. Продукт готовится из проросших зерен хлебных злаков, для ускорения процесса брожения добавляют сахар. Температура брожения 28 – 30 градусов. Состав постоянно перемешивают. Первые сутки брожения брагу не закрывают крышкой, для обогащения кислородом. На следующий день на емкость устанавливают гидрозатвор. Он удаляет из бродильной емкости углекислый газ и перекрывает проникновение воздуха. Приготовление солодовой браги длится около недели и прекращается с окончанием выделения пузырьков углекислого газа.

Традиционная брага из сахара. Сбраживание сахара происходит на открытом воздухе с помощью подготовленной воды и искусственных дрожжей. Вода должна быть не жесткая, без хлора, без вкуса, цвета и запаха. Сахар эффективнее использовать в виде сиропа. Процесс с большим выходом спирта, стабильный, может проходить на открытом воздухе. Брожение начинается через несколько минут после внесения дрожжей. Оптимальная температура брожения сахарной браги 28 – 30 градусов. Иногда для улучшения качества браги добавляют изюм. Ставить сахарную брагу под гидрозатвор не обязательно. Перемешиваем брагу 2 раза в день. Стандартное время брожения около недели.

Сбраживание фруктового сусла начинается на открытом воздухе, с помощью естественных дрожжей. Если сахаристость фруктов мала, добавляют сахар. Без добавления сахара брага имеет лучший аромат, но меньший выход по спирту. Сусло необходимо постоянно помешивать. Через несколько дней, когда процесс активизируется, ягода поднимется на поверхность и образует шапку, сусло необходимо изолировать от свободного доступа воздуха – поставить водяной затвор. Дальше процесс происходит под водяным затвором. Визуально начнется активное выделение пузырьков углекислого газа. Влиять на процесс брожения можно с помощью окружающей температуры. Оптимальная температура брожения 28 – 30 градусов.

Приготовление браги с помощью диких дрожжей не стабильно, может приостанавливаться и начинаться вновь. Важно чтобы воздух не попадал в бродильную емкость. В конце брожения брага может втянуть воду через трубку гидрозатвора. Необходимо отслеживать окончание реакции и предупредить это событие. Длительность брожения в зависимости от количества сахара, силы дрожжей, температурного режима, соблюдения пропорций может быть от 10 дней до 2 месяцев. После окончания следует зафиксировать состояние браги, чтобы сброженный виноградный сок не перешел в уксус. Для этого он сохраняется без доступа воздуха в холодном темном помещении.

Брага служит исходным сырьем для изготовления различных алкогольных напитков.

Спиртовое брожение. Реакция спиртового брожения глюкозы

Процесс брожения считается неотъемлемой базой для производства различных пищевых продуктов – хлебобулочных изделий, кисломолочных товаров, квашеных овощей. Также данный процесс имеет большое значение в пивоварении, виноделии и выработке спирта. В начале ферментации простейшие углеводы преобразовываются в этанол, углекислый газ и другие элементы. В этом и заключается основа брожения.

Читать еще:  Вред безалкогольного пива для беременных

Процесс метаболизма дрожжей

Для того чтобы получить спиртовое брожение, возбудители – микроорганизмы дрожжи — сбраживают моносахариды, в частности глюкозу. Она под их воздействием подвергается ферментации, и в результате этого на выходе получается этиловый спирт и двуокись углерода. В определенной среде брожение может проходить за счет бактерий и плесневелых грибов. Далее происходит реакция спиртового брожения глюкозы. После ее завершения конечный продукт отделяют от сусла перегонкой. Затем спирт очищают методом фракционной дистилляции. Для того чтобы усилить рост дрожжей, сусло аэрируют (насыщают его воздухом, азотом или другими газами). Потом создаются анаэробные условия для обеспечения брожения и накопления спирта. Благодаря этим условиям предупреждается окисление спирта в уксусную кислоту, воду и углекислый газ. Чтобы получить брожение, используется концентрация глюкозы от 10 до 15%, а температура должна быть не больше 30 °C. Плотность сахара менее 10% для ферментации неблагоприятна. А при концентрации 30—35% брожение перестает происходить. Может возникнуть самопроизвольное брожение при ненадлежащем хранении сахаросодержащих продуктов: варенья, сиропов, сока, меда, ягод. И это становится причиной их порчи.

Химический процесс брожения

Для дрожжей спиртовое брожение происходит в два этапа:

  • Окислительная стадия заключается в превращении сахара до пировиноградной кислоты. При этом происходит образование двух молекул НАД (фермент, существующий в живых клетках), и это является промежуточным атомом водорода.
  • Восстановительная стадия состоит в передаче молекулы водорода конечному атому. Конечный акцептор превращается в основной продукт брожения.

В дрожжах содержится специальный фермент, который при помощи химических реакций образует уксусный альдегид. Он вступает в связь с углекислым газом и при помощи дегидрогеназы превращается в этанол. Процесс брожения завершает реакция восстановления уксусного альдегида.

Основной продукт брожения

Простые углеводы (фруктоза и глюкоза) легче всего подвергаются процессу ферментации. Как уже было сказано ранее, спиртовое брожение вызывают дрожжи. По виду их распределяют на культурные и дикие продукты.

Культивированные дрожжи делятся на формы низового и верхового брожения. Эти группы различаются своей ферментацией и температурным режимом, при котором наступает процесс брожения. Низовые дрожжи характеризуются образованием осадка, и бродят они при температуре не выше 10 °C.

Верховая группа хорошо развивается при температуре в 30 °C и собирается в основном в пене продукта. За счет их активности реакция спиртового брожения происходит быстрее, и они перерабатывают больше сахара, что увеличивает процент крепости спиртового продукта.

Применение культурных дрожжей конечным продуктам придает приятный аромат и вкус.

Дикие дрожжи обладают довольно небольшой способностью к брожению. При их ферментации образуется менее 10% спирта. Они вырабатывают вещества, которые портят вкус и запах конечного продукта. При размножении данные дрожжи не позволяют вырабатываться полезным веществам в процессе брожения нужной микрофлоры.

Побочные продукты брожения

Во время протекания процесса брожения в первичном спиртосодержащем сырье в малых количествах начинает образовываться побочное сырье распада молекул: глицерин, кислота уксусная и альдегид, спиртовые продукты распада (бутиловый, амиловый, изобутиловый и другие высшие спирты). Их выработка происходит при разложении аминокислот. В производстве побочные продукты брожения называют «сивушными маслами».

Конечное сырье многих вторичных продуктов — это ацетальдегид. В большой дозе он прерывает брожение. Поэтому дрожжи с помощью химических процессов превращают его в этанол и вторичное сырье ферментации. Побочный продукт – неотъемлемая часть спиртового брожения. Вторичные вещества участвуют в клеточном обмене веществ дрожжей.

Брожение сахаров для получения сусла

Невозможно без процесса брожения получить начальное сусло для производства спирта и использовать его в производстве вина. Дрожжи — возбудители ферментации. Они перерабатывают глюкозу, которая содержится в плодах винограда. Для брожения используются дрожжи рода сахаромицет. Также могут применяться природные дрожжи, находящиеся на виноградной кожице.

Для получения качественного винного сусла процесс брожения должен протекать при определенном режиме температур. При температурной норме реакция брожения глюкозы будет осуществляться на правильном уровне. Оптимальная температура для производства красного вина — это 27—30 градусов C. Для выработки белого вина допускается не слишком высокая температура.

Изготовление сусла для красных вин осуществляется с помощью брожения и мацерации. Поскольку жидкость из красных сортов винограда бесцветна, сусло настаивают на его кожице. Она содержит окрашивающие вещества (антоцианы), которые необходимы для производства красных вин.

Спиртовое брожение и мацерация осуществляются одновременно. Но процесс ферментации длится не больше двух недель, а мацерация может продолжаться до месяца. В большей степени это зависит от сорта виноградных плодов. После окончания всех процессов винное сусло также проходит очистку и переливку. Сам метаморфизм спиртового брожения винного сусла будет окончен, когда переработается весь сахар.

Применение процесса спиртового брожения в промышленности

Одна из основных областей, где используется ферментация дрожжей – это пищевая промышленность. В частности, в производстве алкогольных напитков используется спиртовое брожение глюкозы как основная процедура для получения начального сусла. Также на таком брожении основано хлебопекарное производство.

В изготовлении спирта используют верховые дрожжи. Они очень быстро сбраживают сахар. При этом они обладают устойчивостью к спирту. Большую роль дрожжи играют в пивной промышленности. В виноделии до некоторого времени не использовались специальные культурные дрожжи. Для производства вина использовалось сырье, находящееся на виноградных плодах. С его помощью и происходило спиртовое брожение дрожжей для получения необходимой продукции.

Но с внедрением в виноделие культурных групп стало возможным получение быстрого сбраживания и в итоге создание более чистого вида продукта. Также спиртовая ферментация применяется и в производстве браги.

Еще один вид напитка

Брага — алкогольный напиток, который изготавливается за счет брожения дрожжей и сахара. По истечении времени спиртовое брожение глюкозы вырабатывает спиртосодержащую массу для последующей очистки (дистилляции). Весь этот процесс происходит при сбраживании дрожжами сахара.

Важный компонент браги

Во время сбраживания поддерживается определенная температура – от 22 до 30 градусов C. При более низком температурном режиме у этой группы дрожжей процесс ферментации будет осуществляться медленнее. Это не даст правильную выработку спиртосодержащего конечного напитка. А при температуре выше заданной нормы погибнут дрожжевые грибки, и процесс брожения происходить не будет.

Основным неотъемлемым компонентом в приготовлении спиртосодержащих напитков являются дрожжи. Для заготовки такого напитка, как брага из сахара, используются специальные спиртовые дрожжи верхней группы брожения.

Какая нужна вода для спиртового брожения?

Для производства спиртосодержащих напитков обязательно используют воду. К ней предъявляются высокие требования. Идеальная вода — бесцветна, прозрачна. Она не должна иметь запаха и привкуса. Чтобы сбраживание дрожжей получилось качественным, предпочтение отдают воде с небольшим содержанием солей кальция и магния. Считается, что лучше всего использовать жидкость из артезианских скважин.

Для изготовления спиртовых продуктов используется сырая вода. Она содержит необходимые молекулы воздуха, которые необходимы дрожжам. Очистка воды для брожения происходит с помощью фильтрации.

Длительность ферментации дрожжей

Время, за которое дрожжи сбродят весь сахар, зависит прежде всего от температуры. Также немаловажно качество дрожжей. Приемлемое время сбраживания — от 7 до 14 дней. Выработка конечного продукта спиртового брожения считается законченной, если нет шипения и пузырьков на поверхности. Также брага из сахара при законченном процессе брожения имеет кисловато-горький привкус.

Если же на вкус она осталась сладковатой, то дрожжи во время процесса погибли, не переработав сахар. Это происходит по причине несоблюдения температурного режима, качества воды и дрожжей.

Фильтрация конечного спиртового продукта

После окончания брожения дрожжей, простейшие углеводы, в частности глюкоза, вырабатывают этанол, газ, энергию. Получившийся спиртосодержащий напиток обязательно подвергают фильтрации. Для этого удаляются остатки дрожжей и побочные продукты сбраживания.

Очистка производится с помощью специальных аппаратов методом ректификации (разделение на различные компоненты жидких смесей). Такой фильтрации подвергается первый спирт (сырец). Спиртосодержащий продукт, очищенный этим методом, не имеет вредных примесей, эфиров и обладает мягкостью и высокой крепостью.

Дополнительные методы очистки

В производстве используют химическую очистку конечного продукта брожения дрожжей. Для ее применения используют щелочь, чтобы удалить вредные кислоты и эфиры. При воздействии щелочи эфиры омыляются, и одновременно с этим выделяется спирт.

Чтобы удалить вырабатываемые альдегиды и побочные соединения, используется слабый раствор перманганата калия. Он окисляет вредные примеси. К методам вспомогательной очистки относят фильтрацию активированным углем. Он является отличным поглотителем различных примесей, содержащихся в необработанном спирте.

Еще один способ очистки спирта в промышленности — его термообработка. При подогреве до определенных температур в конечном продукте совершается разложение опасных примесей. Максимальный температурный режим, при котором происходит термическая обработка – до 140 градусов C. Он длится 10-15 минут.

Заключение

Спиртовое брожение является самым изученным химическим процессом. Но ничего странного в этом нет. Помимо производства алкогольных напитков, благодаря этому процессу можно получить самые различные кислоты, глицерин и медицинский этанол.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector