0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Процесс брожения и регулирование количества сахара

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.

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. 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.

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.

Читать еще:  Новогодние идеи для детского стола

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.

Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Брожение сахаров

Спиртовое брожение сахаров сусла под действием ферментов дрожжей является основным процессом в производстве пива. Главное брожение и дображивание пива осуществляется в основном по двум схемам по периодической — с разделением процесса брожения на главное брожение и дображивание, а также по ускоренной—с совмещением главного брожения и дображивания в одном цилиндроконическом бродильном аппарате. [c.1054]

Брожение сахаров. Дрожжи сбраживают некоторые виды сахаров (глюкозу, фруктозу, мальтозу и, после предварительного гидролиза, обычный сахар — сахарозу). Суммарное уравнение превраш ения сахаров в этиловый спирт и двуокись углерода при брон ении таково [c.101]

Совершенно верно. Этанол получают в процессе спиртового брожения сахара. [c.312]

Циклогексанон Е-Капролактон -Оксикапроновая кислота 7. Брожение сахаров [c.224]

Если к питательной среде добавить сульфиты, которые связывают ацетальдегид, при брожении можно получить значительное количество глицерина, что и применяется в промышленности. В этом случае суммарное уравнение брожения сахара следующее [c.139]

Зимазы — ферменты, вызывающие брожение сахаров. [c.55]

Были изучены также возможности использования для ацетоно-бутилового брожения сахаров древесных гидролизатов, прошедших специальную обработку. Исследования показали, что из гидролизных сахаров могут быть получены те же продукты, что и при сбраживании пищевого сырья, однако при этом эксплуатационные и капитальные затраты весьма велики, что делает это производство неэкономичным. [c.64]

Производство газированных напитков. Роль газирования углекислым газом при производстве как легких безалкогольных, так и алкогольных напитков все возрастает. Несмотря на то что двуокись углерода образуется в больших количествах при брожении сахара, она не всегда может остаться в растворе, поэтому очень часто дополнительно требуется вводить СО2 как при производстве газированных напитков, так и для улучшения вкусовых качеств и прекращения дальнейшего брожения. Среди безалкогольных напитков только некоторые виды минеральной воды содержат двууглекислый газ в количестве, достаточном для розлива по бутылкам. Большинство разливаемых по бутылкам напитков газируются продувкой углекислого газа через жидкость непосредственно перед розливом. Например, СО2 добавляют в цитрусовые напитки (лимонады, оранжады), а также в кока-колу, тоники, большинство минеральных вод, содовую воду, отдельные сорта пива и т. д. [c.271]

Постепенно накапливая знания в области химических и биохимических превращений органических веществ, человек научился проводить различные опыты с органическими веществами. Вначале это, как правило, был переход сложных веществ в более простые например, брожением сахара получали этиловый спирт и уксус, окислением ископаемой смолы — янтаря — янтарную кислоту. [c.268]

При брожении сахаров сусло в производстве вина превращается также в готовый продукт, формирующий вино как материал с типичными для него свойствами. Аппараты для сбраживания сусла при производстве вина разделяют на установки для непрерывного брожения и на аппараты для брожения сусла на мезге. [c.1054]

Можно получать ацетон и с помощью биохимического процесса, так называемого ацетонобутилового брожения сахаров. В настоящее время основным является кумольный процесс, который уже рассмотрен при получении фенола (см. 10.4). [c.297]

Свыше 100 лет назад Е. Митчерлих объединил общим термином контактные реакции группу таких, на первый взгляд, разнородных явлении, как брожение сахаров под действием энзимов, омыление крахмала кислотами и щелочами и окисление водорода в присутствии мелкораздробленных металлов. Немного позже Берцелиус ввел термин катализ для реакций, которые осуществлялись при введении в систему некоторых посторонних веществ, не принимающих видимого участия в реакции. [c.4]

Тпе . как у него большая энтальпия испарения, причем он переходит в газообразное состояние, минуя жидкое. Поэтому его называют сухим льдом. В промышленности СО2 получают как побочный продукт при производстве извести из известняка и при брожении сахара. [c.498]

Читать еще:  Особенности употребления чая в возрасте одной недели

Углекислота спиртового брожения. Побочным продуктом спиртовых, пивоваренных и некоторых других заводов является почти чистый углекислый газ, получаемый при брожении сахара. Теоретически при брожении 1 кг сахара образуются 0,511 кг спирта и 0,489 кг углекислого газа. Практически из-за неполноты процесса брожения, а также из-за побочных реакций выход спирта и углекислого газа оказывается ниже. В период главного брожения, когда в чане не остается воздуха, углекислота под небольшим избыточным давлением направляется в газгольдер, а из него — на дальнейшую переработку. Для удаления из углекислого газа примесей применяют физико-химические или химические методы обработки углекислоты брожения. Схема производства жидкой углекислоты из продуктов спиртового брожения и методика расчета описаны в специальной литературе. [c.287]

При химических превращениях происходит изменение состава вещества, химические связи в молекулах разрушаются или перестраиваются и образуются новые вещества. Например, когда железо ржавеет, оно превращается в оксид железа— вещество, состав которого существенно отличается от железа и кислорода, из которых образуется ржавчина. При брожении сахара его молекулы разрушаются, давая диоксид углерода (который заставляет тесто подниматься ) и этиловый спирт (винный спирт), а сельскохозяйственные растения синтезируют множество замечательных веществ, превращая минеральные соли, диоксид углерода и воду в полезные продукты. Все эти процессы относятся к химическим превращениям, потому что в результате получаются новые вещества. [c.21]

Старейшим из этих соединений является этанол, или этиловый спирт, часто называемый просто спиртом . Он вообще самый первый химический продукт, с которым познакомился человек. Впервые его упоминал нод тене-решыим названием Парацельсиус в 16 веке. До 1930 г. в промышленности этанол получали исключительно спиртовым брожением сахаров с выходом 90%. Брожение содержащегося в меляссе сахара протекает по уравнению [c.433]

При брожении сахара образуется этиловый спирт и диоксид углерода эта реакция может протекать только в присутствии дрожжей, которые, однако, не расходуются в процессе реакции. Это обстоятельство указывается при записи уравнения реакции следующим образом [c.50]

Некоторое количество глицерина образуется при брожении сахаров. В настоящее время осуществлен промышленный синтез глицерина из пропилена, выделяемого из газов крекинга нефти. Этот синтез является доказательством строения глицерина как пропантриола. [c.111]

В то время как превращение пирувата в ацетил-СоА и окисление последнего приводит к полному сгоранию глюкозы до двуокиси углерода и воды, существует другой вариант гликолитического пути, в случае которого брожение сахаров происходит в отсутствие кислорода. Например, молочнокислые бактерии могут восстанавливать пируват в лактат за счет NADH (на рис. 7-1 слева внизу). Заметим, что эта реакция восстановления в точности сбалансирована с предшествующей стадией окисления, т. е. со стадией окисления глицеральдегид-З-фосфата в 3-фосфоглицерат. При сбалансированной последовательности реакции окисления и последующей реакции восстановления превращение глюкозы в лактат, т. е. брожение, может протекать в отсутствие кислорода, т. е. без переноса электронов в дыхательной цепи. [c.85]

Реакция присоединения хлорноватистой кислоты к хлористому аллилу положена в основу одного из способов получения синтетического глицерина из пропилена. Обычно глицерин получают, выделяя его из маточных растворов, получаюнщхся в мыловаренной промышленности при гидролизе жиров. Другим источником глицерина является регулируемое брожение сахара. В этом и другом способе исходят из пищевого сырья, в то время как в процессе фирмы Шелл синтетический глицерин получают из нефти. [c.177]

Спирт этиловый гидролизный получается из непищевого сырья в результате спиртового брожения сахаров, образовавшихся при гидролизе древесины, растительных отходов или при сульфитной варже целлюлозы. Гидролизный спирт выпускается по ГОСТ 8314-57 и по ТУ 3-66-65 (взамен ТУ 57-277-64)—ректификованный и ректификованный высшей очистки. [c.253]

Итак, некоторые вещесгва проявляют оптическую активность и вращают плоскость плоскополяризоваюсого света по или против часо вой стрелки. Они на,зьшаются соответственно право- и левовращающими оптическими изомерами и обозначаются как (+)- или Смотреть страницы где упоминается термин Брожение сахаров: [c.122] [c.211] [c.509] [c.33] [c.244] [c.557] [c.408] [c.370] Начала органической химии Книга первая (1969) — [ c.102 , c.403 , c.408 ]

Брожение теста

В производственной практике под стадией брожения понимают период с момента окончания замеса до начала деления теста на куски.

Совокупность процессов, приводящих тесто в результате брожения и обминок в состояние, оптимальное для разделки и выпечки, объединяют общим понятием созревание теста.

Цель стадии брожения – накоп­ление веществ, обусловливающих характерный вкус и аромат хлеба, формирование свойств теста, обеспечивающих интенсивное газообразование и хорошую формо- и газоудерживающую способности теста при разделке и выпечке.

Готовое к разделке тесто должно удовлетворять следующим требованиям:

  • в тесте должны накапливаться в необходи­мых количествах вещества, обусловливающие специфический вкус и аромат хлеба;
  • реологические свойства теста должны быть оптимальными для деления его на куски, формования, для удержания тестом газа и сохранения формы изделия при окончательной расстойке и выпечке;
  • газообразование в сформованных кусках теста к началу про­цесса расстойки должно происходить с достаточной интенсивностью;
  • в тесте должно быть достаточное количество несброженных сахаров и продуктов гидролитического распада белков, необходимых для нормального протекания реакции меланоидинообразования и получения характерной окраски корки хлеба.

На хлебопекарных предприятиях для объективной оценки готовности теста к разделке определяют титруемую кислотность теста. Кислотность теста в конце брожении указывают в технологических инструкциях и производственных рецептурах изделий. Конечная кислотность теста обычно на 0,5-1,0 град. больше кислотности мякиша изделия. Предельно допустимая величина кислотности мякиша регламентируется стандартом или техническими условиями на хлебобулочное изделие.

Процессы, протекающие на стадии брожения

Наибольшее влияние на созревание и формирование свойств теста оказывают процессы размножения дрожжей, спиртовое и молочнокислое брожение, коллоидные процессы и ферментативный гидролиз биополимеров муки – белков и крахмала.

Под действием дрожжей в тесте протекает спиртовое брожение – анаэробное расщепление сахаров до этилового спирта и углекислого газа. Дрожжи сбраживают собственные сахара муки и сахара, образующиеся при гидролизе крахмала. Сначала сбраживается глюкоза, затем фруктоза, мальтоза, сахароза. При перестраивании ферментативного аппарата дрожжей на сбраживание мальтозы скорость газообразования в тесте несколько снижается.

Собственные сахара муки быстро сбраживаются дрожжами. В это же время из крахмала муки под действием ее амилаз непрерывно образуется мальтоза. Таким образом, происходит непрерывное потребление сахаров на процесс брожения и одновременно непрерывное пополнение их коли­чества мальтозой, образующейся в результате амилолиза крахмала. К концу брожения тесто должно содержать количество сбраживаемых сахаров, достаточное для интенсивного брожения в тестовых заготов­ках при расстойке и для образования нормальной окраски корки хле­ба при выпечке. Главную роль в обеспечении дрожжей сахарами на стадии брожения теста играет способностью амилолитических ферментов муки гидролизовать крахмал до мальтозы.

Образующийся при брожении диоксид углерода разрыхляет тесто и позволяет получать хлеб высокого объема и с хорошо развитой пористостью. При спиртовом брожении образуются побочные продукты, участвующие в формировании вкуса и аромата хлеба.

Молочнокислое брожение вызывается молочнокислыми бактериями, которые попадают в тесто в составе закваски, вместе с прессоваными дрожжами и с мукой. В результате накопления продуктов жизнедеятельности дрожжей и молочнокислых бактерий происходит повышение кислотности теста.

Увеличение кислотности теста и накопление спирта интенсифицирует набухание белков. Диоксид углерода, выделяющийся при брожении, приводит к разрыхлению теста и увеличению его объема. Белковые клетки при этом растягиваются, удерживая газ. Пленки клейковинных белков приобретают свойства, обусловливающие формо- и газоудерживающую способность теста.

Факторы, влияющие на брожение (созревание) теста

Вода оказывает влияние на весь сложный комплекс процессов в тесте и других полуфабрикатов. Чем больше воды в тесте, тем интенсивнее протекают процессы на­бухания и пептизации белков, тем больше в нем жидкой фазы и тем ско­рее происходит его разжижение. Увеличение количества воды в тесте ускоряет действие ферментов в тесте. Количество воды в тесте влияет на жизнедеятельность микроорганизмов, на интенсивность брожения и скорость размноже­ния дрожжей. При производстве хлеба количество воды, вносимой при замесе теста, оставляет около 60 кг на 100 кг пшеничной муки. Влаж­ность теста на 1-1,5 % выше влажности мякиша хлеба, регламентируемой нормативно-технической документацией на изделия.

Хлебопекарные дрожжи применяются при приготовлении пшенич­ного теста в количестве от 0,5 до 3 % от массы муки в зависимости от ряда факторов. Для ускорения процессов приготовления теста вносят до 6 % дрож­жей. Чем меньше подъемная сила дрожжей, тем большее количество их следует вносить при замесе теста. Чем короче процесс приготовления теста, тем больше дозировка дрожжей.

Соль для большинства хлебобулочных изделий вносят в количестве 1,3- 2,0 %. Соль влияет на реологические свойства теста, газообразование и кислотонакопление в нем, на поведение теста при делении и формовании, на форму, объем и окраску корки выпеченных хлебных изделий. Малые добавки соли (до 1,5-2% к массе муки в тесте) увеличивают влагоемкость клейковины и способствуют её некоторому ослаблению по реологическим свойствам. При более высоких концентрациях соли, напротив, происходит снижение гидратации клейковинных белков. Это приводит к уменьшению количества от­мываемой сырой клейковины, уплотнению её структуры, повышению её «силы». Протеолиз в тесте в результате добавок соли тормозится. При достаточно высоких дозировках соли (5% и более к массе муки) спиртовое брожение в тесте практически не происходит.

Жиры вносят в тесто в количестве до 20-30% к массе муки. Добавление в тесто небольших количеств (поряд­ка 0,5%) жира, мало сказывается на энергетической ценности, вкусе и аромате хлеба, но существенно влияет на свойства теста, на его состояние при прохождении через тесторазделочное оборудова­ние, при расстойке и особенно в первом периоде процесса выпечки. Внесение в тесто жиров, особенно находящихся в жидком состоя­нии, делает тесто несколько более жидким по консистенции. В то же время липкость теста уменьшается и тесто с добавками жира лучше проходит через рабочие органы тесторазделочного оборудования. Внесение значительных количеств жира (10 % и более к массе муки) заметно снижает бродильную, активность дрожжей и интенсивность газообразования в тесте. Находящийся в теста жир, обволакивая дрожжевые клетки, препятствует поступлению в клетки питательных веществ и выведению из клеток продуктов жизнедеятельности. Расстойка тестовых заготовок со значительными добавками жира идет существенно медленнее.

Сахар вносят в тесто в количестве до 30% к массе муки. На спиртовое брожение и газообразование в тесте добавление относительно небольших (до 10% к массе муки) количеств сахара влияет стимулирующе. Это объясняется тем, что сахар в тесте быстро инверти­руется с образованием глюкозы и фруктозы, легко сбраживаемых дрожжевыми клетками. Добавление больших количеств (более 10%) сахара уже резко снижает газообразование или даже практически при­останавливает его (при добавках 40-50% сахара). Связано это с тем, что сахара увеличивает осмотическое давление в жидкой фазе теста и вызывает плазмолиз дрожжевых клеток. В этом отношении действие сахара аналогично действию соли. На набухшие белки клейковинного каркаса в тесте сахар оказывает дегидратирующее действие. Вследствие этого по консистенции тесто с сахаром после его замеса несколько более жидкое по сравнению с тес­том без сахара.

Читать еще:  Полезные свойства и противопоказания фейхоа

Температура является одним из основных факторов, с помощью ко­торых регулируют ход технологического процесса приготовле­ния теста. Приготовление пшеничной опары и теста на производстве обычно проводят при темпе­ратуре 26-32 °С. Оптимальная температура размножения хлебопекарных дрожжей около 25 °С, в то время как опти­мальная температура спиртового брожения — около 35 °С. Чем выше температура опары или теста (в пределах до 35-40 °С), тем более благоприятны температурные условия для жизнедеятельности кислотообразующих бактерий теста. Поэтому повышение температуры опары или теста обычно влечет за собой нарастание в них кислотности. Повышение температуры ослабляет тесто. Объясняется это тем, что при повышении температуры теста уве­личивается скорость процессов набухания и пептизации белков муки. Повышается также активность ферментов теста.

Усиление механической обработки теста при его за­месе является, осо­бенно в сочетании с применением улучшителей окислительного действия, эффективным путем ускорения процесса созревания пше­ничного теста. Этот способ может быть использован и для значительного сокращения периода брожения теста до его разделки или для сущест­венного улучшения качества хлеба при сохранении обычной длитель­ности процесса брожения теста.
Подробнее в книге «Хлеб и хлебобулочные изделия. Сырье, технологии, ассортимент»

Как происходит спиртовое брожение? Что влияет на результат успешной перегонки

Признайтесь, вы не задумывались, что спиртовое брожение – это ничто иное, как клеточное дыхание микроорганизмов , населяющих сусло, сделанное из сахаров, дрожжей и воды. В результате углероды (простые сахара, такие как глюкоза, сахароза) распадаются на этанол и углекислый газ.

Углекислоту, как побочный и ненужный нам продукт, мы отправляем в атмосферу через гидрозатвор или неплотно прикрытую емкость . А этанол бережно превращаем в самогон, путем испарения из браги и конденсации паров до жидкого состояния.

В процессе брожения накапливаются также «побочные продукты», которыми являются метиловый спирт, сложные эфиры, ацетон, сивушные масла . Как утверждают знатоки, именно сивушные масла формируют органолептику – вкус и аромат конечного продукта.

Но только если находятся в минимальных количествах. При переизбытке же это дурно пахнущее и очень вредное пойло, употребление которого – прямой путь к циррозу.

Роль и виды дрожжей

Еще в древности заметили, что при благоприятных условиях опавшие фрукты не портятся, а приобретают другие свойства и особенный пьянящий вкус. Съешь такой плод и мир вокруг преображается.

Да и сейчас теплой осенью, когда бродят упавшие на землю фрукты, в лес лучше не соваться, чтобы не быть затоптанными пьяными лосями или оленями, которые в угаре носятся, налетая на деревья, и ломают рога в состязаниях, доказывая, кто в лесу круче. Совсем как «перебравшие» мужики.

Это действие крошечных микроорганизмов – дрожжевых грибков , постоянно живущих на плодах.

Именно эти, «дикие» дрожжи преобразуют сок в вино и с их помощью можно приготовить более крепкое спиртное.

От свежести и качества дрожжей зависит не только крепость будущего напитка, но и быстрота созревания бражки . На сухих и прессованных достичь готовности к перегонке удается за 3-7 дней, на винных процесс растягивается до трех-четырех недель, а на диких может длиться до полутора месяцев.

Общие условия брожения

Для качества «полуфабриката», который следует еще перегнать в самогонном аппарате (дистилляторе или ректификаторе) важную роль играют не только дрожжи, но и совокупность факторов, правильный подбор ингредиентов . Рассмотрим самые важные из них.

Сахар

Без сахара невозможно создать алкоголь. Однако, говоря «сахар» мы имеем в виду не только белый кристаллический продукт, но и простые сахара – глюкозу и фруктозу , в которые дрожжи сначала переводят имеющиеся в сусле сложные сахара, а уже затем трансформируют их в спирт. Так и происходит брожение глюкозы.

Крахмал , содержащийся в картофеле и зерновых культурах, также может быть трансформирован в простые сахара, поэтому брагу ставят не только на сахаре, но и на других, крахмалосодержащих, продуктах. Но «напрямую» отобрать эти сахара из продуктов дрожжи не в состоянии, поэтому необходимо перевести их в пригодную для усвоения форму – осахарить.

Это делается либо горячим способом с помощью солода, либо холодным , при котором вносятся синтетические ферменты, расщепляющие крахмал в удобную для переработки форму.

Кроме того, можно поставить брагу и на чистой глюкозе (простой сахар), получив хороший выход спирта.

Но какие бы сахара вы не выбрали, главным остается принцип качества

Например, сегодня нередки нарекания на то, что применив дешевый (казалось бы – выгодный) сахар, винокуры не получают ожидаемый выход спирта. Поэтому – покупайте продукты для постановки браги в проверенных надежных местах.

Температура

Важное место в процессе брожения занимает температура как сусла, так и помещения, в котором находится бродильная емкость. Ориентироваться необходимо на дрожжи. Для них «рабочая» температура колеблется от 18 до 35°С , но доводить до этих пределов не рекомендуется, причины читаем далее.

При низкой температуре брожение становится вялым, удлиняется его время, порой не весь сахар перерабатывается, получается недоброд, который может плавно перейти в прокисание сусла, поскольку дрожжи впадают в анабиоз.

Кроме того, долгое брожение неприятно излишним накоплением в сусле вредных веществ, которые затем перейдут в самогон. Чтобы вернуть активность дрожжей, достаточно поднять температуру сусла.

При температуре выше +35°С дрожжи могут погибнуть, так и не дав нужного количества алкоголя. Вернуть их к жизни уже не удастся, нужно будет вносить новую порцию свежих.

Поэтому винокуры единодушны: лучшая температура , при которой должна созревать брага, находится в пределах 23-28°С. Тогда брожение будет бурным, быстрым и можно будет получить то количество спирта, которое планировалось изначально.

Кислотность и микроэлементы

Среда, в которой происходит спиртовое брожение, должна быть слабокислой (кислотность на уровне 4 -4,5 рН). Именно тогда брожение происходит правильно, а развитие патогенных микроорганизмов подавляется. В нейтральной среде брага также зреет неплохо, но патогенная микрофлора активно развивается. Щелочная брага хороша для образования глицерина и уксусного альдегида, которые в самогоне и вовсе не нужны.

Важно. Для «корректировки» кислотности нужно добавить немного лимонной кислоты при инвертировании сахара или долить кислого сока. Если среда слишком кислая, добавляют немного мела.

Кроме кислотности важно и наличие микроэлементов – питательной среды для дрожжей. Особенно они нужны на начальной стадии, когда те активно размножаются. Как правило, в зерновом или фруктовом сырье достаточно азота, фосфора и витаминов. И ему подкормка не нужна. А вот сахарная брага ее требует.

Содержание спирта

Как мы уже упоминали, готовая к перегонке брага содержит от 10 до 20% спирта в зависимости от используемых дрожжей. Значит ли это, что при постановке браги на турбо дрожжах можно увеличить количество сахара? Да, но тоже в разумных пределах.

Плотность браги (количество в ней сахара) при постановке должна составлять на обычных и спиртовых дрожжах 20-22%, на турбо – до 30%, но не выше, иначе дрожжи не смогут его весь переработать и больше самогона вы все равно не получите.

Проверяется плотность сахаромером (это такой приборчик, похожий на спиртометр ).

Чтобы узнать крепость браги, нужно сразу после того, как сусло готово, отлить немного и замерить его плотность. Цифру записать или запомнить.

В процессе брожения можно еще пару раз замерить, и только когда сахарометр покажет «0» , брагу можно перегонять – весь сахар в ней уже переработан в спирт.

А определить крепость браги вам поможет специальная таблица, в которой учтена начальная и конечная плотность бражки.

Добавить на это количество 100 г сырых (20 г – сухих) дрожжей Перегонять, когда сусло перестанет бродить и будет горьким на вкус. При этом из 1 кг сахара получится 1 литр самогона крепостью около 45°.

Микроэлементы

Учтите, что в спиртовых дрожжах уже содержатся все необходимые для правильного брожения микроэлементы и добавлять что-то, если и так брожение отличное, нет никакой надобности . Винные дрожжи требуют некоторых добавок, таких как немного сока, ягод. Но этим не ограничиваются.

  • суперфосфат, мочевину (удобрение карбамид), любое комплексное удобрение для огорода – 2 грамма на каждый килограмм сахара;
  • куриный помет (да, кто-то добавляет и его, как источник микроэлементов) – 2-3 г на литр бражки. Но все же стоит помнить: мы ведь не огород подкармливаем. ;
  • нашатырный спирт – 1 г из расчета на 2 л сусла;

Мы не зря упомянули эти вещества, поскольку они весьма действенны, активно влияют на брожение и быстроту вызревания браги. Но в основном их используют при производстве самогона на продажу, когда дело «поставлено на поток», и «зелья» нужно много и быстро.

  • очень хорошая подкормка – солод . Даже немного солода, добавленного в брагу, сразу делают ее питательной;
  • немного барды от прошлого перегона (процентов 10% от объема сусла) также понравится дрожжам, поскольку в ней много микроэлементов;
  • ложка томатной пасты на 3 литра сусла также активизирует процесс и помогает быстрому вызреванию;
  • несколько кусков хлеба служат хорошим питанием для дрожжей.

Еще по теме: Как сделать спирт в домашних условиях?

Но чаще всего минеральные подкормки не требуются, если только вы не используете дистиллированную воду. В обычной (той же водопроводной отстоянной) микроэлементов и так достаточно, они и «поедаются» дрожжами.

Совет. Делайте сами правильную брагу без химии и пейте свой самогон, ведь только в этом случае вы знаете, из чего он сделан.

Ставьте лайки и рекомендуйте статью своим друзьям-винокурам через соцсети.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector