Teoria wytwarzania zacieru cukrowego

Celem artykułu jest krótkie zapoznanie początkujących bimberów z głównymi procesami zachodzącymi w zacierze cukrowym. Wyjaśnij wpływ różnych czynników na ostateczny wynik. Mamy nadzieję, że po przeczytaniu materiału, opracowując swój przepis na zacier cukrowy, będziesz działać świadomie, a nie dotykiem..

Wprowadzenie

Dlaczego niektóre z nich otrzymują na wyjściu zaledwie 500 ml / kg alkoholu, podczas gdy inne bez wyraźnego powodu łatwo dochodzą do 650 ml / kg? Dlaczego zdarza się, że zacier jest gotowy za 3-4 dni, a czasami błąka się tygodniami?

Na początek należy powiedzieć, że zacier cukrowy do destylacji destylacji i ciągłej kolumny zacieru to dwie duże różnice. Jeśli w destylacji stojącej celem jest uzyskanie zacieru o maksymalnej mocy, to dla NBK celem jest maksymalna wydajność alkoholu z kilograma cukru przy minimalnym czasie fermentacji. W przypadku destylacji destylacji te czynniki również są ważne, ale schodzą na dalszy plan, gdy zaczynamy liczyć straty..

Krok po kroku technologia wytwarzania bimberu cukrowego od dodawania do zakładek składników po destylację, kliknij link.

Straty alkoholu podczas destylacji destylacji

Pozwól, że wyjaśnię na przykładzie: destylacja destylacyjna - wlej 10 litrów 12% zacieru do kostki i destyluj zgodnie z oczekiwaniami do surowego alkoholu bez wybierania „głów” i „ogonów”.

Zwykle każdy jest napędzany do 98-99 stopni sześciennych, reszta jest w kanałach. Resztkowa wytrzymałość wywaru to od 1 do 2,2%, przyjmijmy średnią - 1,6%. Pytanie: ile alkoholu trafi do kanalizacji?

Przy średniej sile paska na ramię wynoszącej 50% mamy układ dwóch równań z dwiema niewiadomymi:

X + Y = 1,2-

X / 0,5 + Y / 0,016 = 10, gdzie:

• 1.2 - objętość alkoholu w 10 litrach zacieru;
• X to ilość alkoholu w selekcji;
• Y - ilość alkoholu w wywarstwie melasowym.

Rozwiązujemy system, otrzymujemy X = 1,07 i Y = 0,13.

Wynik: przy mocy zacieru 12% wysyłamy do kanalizacji około 11% alkoholu. Jeśli forteca zacieru wynosi 10%, straty wyniosą 14%, ale jeśli forteca wynosi 8%, jedna piąta zniknie.

Stąd dążenie do maksymalnej wytrzymałości zacieru podczas destylacji destylacyjnej. Musimy znaleźć moduł hydrauliczny, w którym cukier zostanie całkowicie sfermentowany i osiągnięta zostanie wymagana maksymalna moc..

Moduł hydro To stosunek objętości wody w zacierze do ilości cukru w ​​kilogramach.

Racjonalny hydromoduł do destylacji zacieru

Jak wiecie, teoretyczna wydajność alkoholu z 1 kg cukru to 681 ml (kwestia ta została szczegółowo omówiona w artykule ilość alkoholu z cukru), ale w praktyce liczba ta jest nieosiągalna.

Głównym biochemicznym procesem fermentacji jest przemiana cukrów ulegających fermentacji w alkohol etylowy i dwutlenek węgla, opisana równaniem Gay-Lussaca:

C6H1206 = 2C2H5OH + 2CO2 + 234,5 kJ / mmol.

Ze 180,1 g glukozy można otrzymać 92,1 g alkoholu etylowego i 88 g dwutlenku węgla. Ale wraz z tymi produktami pierwotnymi część cukrów jest wydawana na tworzenie wtórnych produktów ubocznych, w wyniku czego nie 92,1 g, ale około 87 g alkoholu etylowego.

Zatem praktyczna wydajność alkoholu z 1 kg cukru nie wynosi 184/342 = 0,538 kg / kg, ale około 174/342 = 0,509 kg / kg lub 0,645 ml / kg.

Istnieją jednak również straty w produkcji, na przykład od 0,5 do 1,2% alkoholu może zostać utracone wraz z gazami fermentacyjnymi w temperaturze 30 ℃ i w zależności od mocy zacieru.

Ilość wody, którą należy dodać na 1 kg cukru, aby osiągnąć określoną wytrzymałość gotowego zacieru, obliczamy według wzoru:

V = 53 + 645 * (100 / Kb - 1) - D, gdzie:

• V jest wymaganą objętością wody (ml);
• D - ilość wody w drożdżach (dla prasowanych 0,75 wagowo, dla suchych 0, jeśli woda do fermentacji jest pobierana ze zbiornika fermentacyjnego, jeśli nie, to faktycznie);
• KB - twierdza zacieru (% obj.);
• 53 - ilość wody potrzebna do reakcji rozkładu sacharozy (ml / kg);
• 645 - maksymalny praktyczny uzysk alkoholu z kg cukru (ml / kg).

W przypadku drożdży piekarskich siła gotowego zacieru wynosi 12%:

V = 53 + 645 * (100/12 - 1) - 0 = 4783 ml, hydromoduł 4.8.

Dla alkoholu o odporności do 14%:

V = 53 + 645 * (100/14 - 1) - 0 = 4015 ml, moduł hydrauliczny 4.

Uzyskane wartości hydromodułów można traktować jedynie jako maksymalne dla uzyskania określonej wytrzymałości.

Życie dokonuje własnych zmian. Całkiem możliwe, że suszone drożdże wytrzymają nie 12%, ale 12,5-13% siły zacieru, tłoczone czasami przynoszą niespodzianki, pracując prawie do 14%. Oznacza to, że nie możemy być pewni tych liczb, więc określenie optymalnego modułu hydraulicznego wykracza poza prostą arytmetykę..

Jeśli skończy się cukier, a drożdże pozostaną aktywne, zaczną fermentować swoją rezerwę energetyczną - glikogen, a następnie aminokwasy i białka ich słabszych lub martwych towarzyszy. W efekcie otrzymujemy nadmiar alkoholu izoamylowego, związków azotu i siarki o nieopisanym „aromacie”.

Ale nawet jeśli nie ma nadmiernej ilości wody w stosunku do możliwości drożdży, a zasypiają przy obliczonej sile zacieru, proces gromadzenia się zanieczyszczeń będzie kontynuowany. W zacierze i płynie komórkowym drożdży jest wystarczająco dużo enzymów i nie śpią. Dlatego nie należy prześwietlać zacieru w celu wyjaśnienia..

Cóż, jeśli fermentacja odbywa się również bez uszczelnienia wodnego, do pojemnika dostają się tlen i różne mikroorganizmy. Braga zostaje zarażona bakteriami kwasu octowego i rozpoczyna się przetwarzanie alkoholu na ocet. A najgorsze jest to, że proces ten zachodzi wraz z uwolnieniem gazu. Braga bulgocze, sprawiając wrażenie, że cukier jeszcze nie sfermentował.

Uważa się, że prawidłowe jest obliczenie zakładki, aby drożdże zasypiały, pozostawiając niewielką ilość nieprzetworzonych cukrów.

Dlatego dla destylacji dennej dla drożdży piekarskich, w oparciu o kryterium maksymalnej mocy zacieru 12%, zaleca się hydromoduł 4,5, a dla alkoholu (14%) - 3,9..

Hydromoduł do zacieru cukrowego do przeróbki w NSC

Jeśli przygotowujemy zacier cukrowy do przerobu w NSC, to możliwy jest tutaj dość szeroki zakres zmian w hydromodułu. Ponieważ alkohol jest ekstrahowany z zacieru w 100% niezależnie od jego mocy, kryterium mocy zacieru zanika w tle, a wpływ hydromodułu na jakość zacieru ocenia się szybkość fermentacji i inne parametry..

Dla ilustracji przedstawiamy wyniki znanego eksperymentu. Dwa pojemniki z naparem domowym zostały dostarczone w takich samych warunkach. Do obu pojemników wsypuje się taką samą ilość cukru z jednej torebki, dodaje się suche drożdże piekarskie w ilości 20 gramów na 1 kg cukru i wody: w pierwszym pojemniku 5 litrów na 1 kg cukru, w drugim - 10.

Fermentacja w pierwszym pojemniku zakończyła się 5 dnia, w drugim - 2 razy szybciej.

Destylacja „do sucha” bezpośrednio po zakończeniu fermentacji wykazała taką samą ilość alkoholu w obu przypadkach, ale skład surowego alkoholu był bardzo różny.

Ilość zanieczyszczeń wyrażona w absolutnej zawartości alkoholu (mg / l)

Moduł hydro	5: 1	10: 1
Aldehydy	100	143
Etery	170	220
Olej fuzlowy	7500	5200
włącznie z:
propanol	440	1100
izobutanol	1300	1000
izoamylol	5900	3040

Wynik: wzrost hydromodułu o 2 razy doprowadził do 1,5-krotnego zmniejszenia ilości oleju fuzlowego, ale tym samym półtora raza zwiększył ilość zanieczyszczeń głowy. Całkowita ilość zanieczyszczeń nie przekracza 8000 mg / litr lub mniej niż 1%.

Wielokrotnie przeprowadzano eksperymenty, aby ocenić wpływ modułu hydraulicznego na szybkość fermentacji. Dla myjki przeznaczonej do destylacji w NSC optymalny moduł hydrauliczny to 5,8-6.

W przypadku braku jakichkolwiek dodatków, zakwaszenia, dressingu i wprowadzenia drożdży w ilości równej 10% masy cukru przy temperaturze zakładki około 30-32 stopni, już trzeciego dnia otrzymujemy zacier gotowy do destylacji . Wraz ze spadkiem hydromodułu do 4,4 czas fermentacji wydłuża się o jeden dzień.

Temperatura fermentacji zacieru

Ma to szczególne znaczenie w przypadku dna destylacyjnego. Przy tym samym ustawieniu fermentacja może trwać od dwóch dni do 5 lub nawet więcej, w zależności od temperatury otoczenia i objętości zbiornika fermentacyjnego.

Fermentacja w temperaturze około 30 stopni jest optymalna dla większości suchych drożdży piekarskich; po samonagrzaniu temperatura może osiągnąć 34-36 stopni. Nie ma się czego bać, to normalne. Ale w temperaturze około 25-27 stopni fermentacja może trwać 5 dni, a przy 20-23 stopniach możesz być zaskoczony, że fermentacja nie zakończyła się nawet po tygodniu..

Ponadto należy pamiętać, że samonagrzewanie zaczyna się objawiać dopiero w pojemnikach od 60 litrów, w małych 10-20 litrowych pojemnikach jego efekt jest znikomy, dlatego należy je starannie izolować.

W przypadku dużych pojemników o pojemności około 200 litrów, latem proces samonagrzewania jest tak długi, że wymaga stałego monitorowania i regulacji temperatury, gdyż dla większości suchych drożdży piekarniczych temperatura zacieru wynosi 38-40 ℃ jest krytyczny. Musisz stopniowo obniżać temperaturę, ponieważ szok termiczny może doprowadzić do śmierci drożdży. Najlepiej jest wcześniej zapewnić małą wężownicę w zbiorniku z możliwością doprowadzenia wody chłodzącej.

W przypadku stosowania drożdży alkoholowych lub winnych należy dokładnie zapoznać się z instrukcją. Niektóre rasy nie są przyjazne dla wysokich temperatur i umierają już przy 30-32 ℃. Ale drożdże alkoholowe i winne do zacieru cukrowego to wyraźny nadmiar..

Drożdże

Ilość drożdży ma bardzo poważny wpływ na szybkość i kompletność fermentacji. Przy stężeniu cukru powyżej 10% drożdże tracą zdolność rozmnażania. Stężenie cukru w ​​zakładce, nawet przy hydromodule 4,5, wynosi poniżej 20%. Dlatego drożdże muszą walczyć z sacharozą w swoim składzie wyjściowym i należy zwrócić szczególną uwagę na jej pierwotny stan. Podstawowym kryterium powinna być świeżość drożdży, a marka na opakowaniu ma drugorzędne znaczenie.

Ogólnie przyjmuje się dodawanie drożdży w ilości 20 gramów suchych lub 100 gramów drożdży prasowanych na 1 kg cukru. Stosunek suchego do tłoczonego jest po prostu wyjaśniony: w prasowanych około 75% wody i 25% samych drożdży. Tłumaczy to również wrażenie, że prasowane wydają się działać lepiej w tych proporcjach. Jest ich po prostu więcej!

Dodanie mniejszej ilości drożdży skutkuje znacznym wydłużeniem czasu fermentacji. Na przykład, jeśli włożysz 70 gramów drożdży prasowanych zamiast 100, musisz być przygotowany na podwojenie czasu fermentacji. Bardzo ważne jest, aby używać w pobliżu zalecanego ustawienia drożdży, co nie tylko skróci czas fermentacji, ale także zmniejszy ilość zbędnych zanieczyszczeń.

Należy również zwrócić uwagę na materiały używane w zbiornikach fermentacyjnych. Miedź jest trucizną dla drożdży, dlatego do końca fermentacji nie ma kontaktu z miedzianymi rurkami, naczyniami itp..

Cukier

Technologia produkcji cukru nawet w jednym zakładzie może być inna. Podczas rafinacji jego roztwór poddawany jest karbonatyzacji. W tym celu stosuje się zarówno węgiel drzewny, jak i węgiel drzewny, a drugi jest bardziej skuteczny w klarowaniu, odbarwianiu cukru..

Dlatego wybierając cukier rafinowany, trzeba skupić się nie tyle na producencie, ile na zapachu i kolorze. Użycie węgla kostnego nadaje cukierowi delikatny posmak kazeiny.

Żółtawy kolor granulowanego cukru wskazuje na jego mniejsze oczyszczenie i możliwy odczyn alkaliczny w roztworze (słabo różowe zabarwienie fenoloftaleiny). W ostatnich latach nasi koledzy spotykali się z tym dość często..

Drożdże potrzebują kwaśnego środowiska, dlatego warto skorygować kwasowość dodając jeden lub dwa gramy kwasu cytrynowego lub fosforowego na 1 kg cukru. Jeśli jesteś zbyt leniwy, fermentacja może zostać opóźniona. Trzeba jednak wiedzieć, kiedy przestać - nadmierny wzrost kwasowości zacieru prowadzi do znacznego wzrostu całkowitej ilości metabolitów i spadku zawartości alkoholu w dojrzałym zacierze..

Optymalne pH brzeczki do fermentacji alkoholowej wynosi około 4-4,5.

Rozjaśnianie

Jeśli proporcje w partii są dobrane prawidłowo, drożdże przechodzą w stan hibernacji, po przetworzeniu całego cukru lub pozostawieniu go do minimum w zacierze. W tym przypadku zacier jest szybko klarowany w ciągu dosłownie 10-12 godzin..

Jeśli nie ma wystarczającej ilości cukru, aby drożdże wytworzyły stężenie alkoholu wymagane do zatrzymania aktywności zacieru, nie należy czekać na wyjaśnienie. Konieczne jest natychmiastowe destylowanie zacieru. W przeciwnym razie nagromadzone enzymy, przy braku alternatywy, rozpoczynają proces autolizy - samoczynnej fermentacji drożdży.

Jeśli nie ma wyjścia, a destylacja na czas jest niemożliwa, należy dodać do zacieru „ogony” z poprzedniej destylacji. Podnosząc siłę zacieru o 3-4%, nie tylko rozpoczniemy proces szybkiego klarowania, ale także go zachowamy.

Ciekawe, że jeśli cukier w roztworze jest większy niż 20%, to drożdże są początkowo pod wpływem wysokiego ciśnienia osmotycznego. Niektóre z nich umierają natychmiast i zaczyna się autoliza. Fermentacja jest opóźniona, zanieczyszczenia gromadzą się do maksimum.

Za mało lub za dużo cukru może wytworzyć śmierdzący bimber. Oczywiste jest, że to samo można powiedzieć o module hydraulicznym - są to rzeczy ze sobą powiązane.

Proces klarowania dodaje 1-2 procent siły zacieru, ale w tym czasie gromadzi się do 30% wszystkich zanieczyszczeń. A przede wszystkim estry - w wyniku reakcji kwasów z alkoholami. Aby zmniejszyć produkcję zanieczyszczeń podczas klarowania, cały proces należy przeprowadzić w niskich temperaturach, na przykład w piwnicy.

Jeśli pranie przejdzie do rektyfikacji w przyszłości, lepiej tego nie wyjaśniać. Powstałe etery są bardzo trudne do usunięcia zanieczyszczeń. Jeśli końcowym przystankiem będzie bimber, powstałe estry złagodzą jego smak, a niekondensujące gazowe związki azotu i siarki, które odparowały podczas procesu klarowania, zmniejszą nieprzyjemny zapach destylatu..

Wyjaśnienie ma sens w przypadku zacieru owocowo-jagodowego. Tutaj, wręcz przeciwnie, musisz jak najdłużej trzymać wino z drożdżami, aby wytworzyć enantyczne estry. To na ich podstawie powstanie aromat przyszłego napoju..

Bentonit do wymuszonego klarowania

Wyjaśnienie bentonitem przyszło do nas z winiarstwa. Tam osadzone i zdekantowane wino jest klarowane z suchej pozostałości. Mimo to w najlepszych winach, nawet po wielu latach leżakowania, dopuszcza się osad..

Do produkcji surowego alkoholu użycie bentonitu do klarowania zacieru jest absolutnie bezużyteczne, aw niektórych przypadkach szkodliwą metodą technologiczną. Bentonit nie poprawia jakości surowego alkoholu.

Jedyną widoczną korzyścią klarowania mycia, w tym bentonitu, jest jego odgazowanie. Pozwala to zredukować pianę w kostce i zwiększyć masę z 2/3 kostki do 80-90%.

Prawdziwa potrzeba może powstać tylko przy przetwarzaniu dużych ilości zacieru w stosunku do możliwości sprzętu. Z drugiej strony, jeśli podczas podgrzewania zacieru w kostce, po osiągnięciu temperatury 70-75 stopni, zatrzymamy się, zatrzymując ogrzewanie na 20-30 minut, to odgazowanie zacieru będzie znacznie pełniejsze..

Szczególnie warto przestrzec przed użyciem bentonitu dla bimberów, którzy do pierwszej destylacji używają NBK, a nawet samych pierścieni miedzianych..

Powody są jasne i zbliżone do tych, z powodu których surowo zabrania się odprowadzania osadu bentonitowego uzyskanego po oczyszczeniu do kanalizacji:

• wniknięcie nawet niewielkiej ilości zawiesiny bentonitowej do dyszy powoduje jej trwałe zanieczyszczenie, którego umycie jest prawie niemożliwe.
• najmniejsze ślady bentonitu w praniu radykalnie zmieniają właściwości powierzchni szczeliwa;
• po zakończeniu mycia pompa zacznie pompować szlam. W obecności bentonitu spowoduje to zatykanie zarówno węży z pompą, jak i dyszą, co minutę będzie przesuwać horyzonty pracy..

Generalnie lepiej zostawić bentonit kotom i zaoszczędzić czas i pieniądze..

Odwracanie

Wśród naszych kolegów, którzy przygotowują bimber cukrowy w niewielkich ilościach do spożycia, a nie jako surowiec do dalszej rektyfikacji, często robi się zacier z cukru inwertowanego..

Kiedy cukier jest rozpuszczany w wodzie, jego kryształy rozpadają się na cząsteczki sacharozy, które są połączonymi cząsteczkami glukozy i fruktozy. Tylko niewielka część sacharozy rozkłada się na jej składniki.

Jeśli dodasz do roztworu kwas cytrynowy i będziesz gotować przez 2 godziny, 70-80 procent sacharozy rozpadnie się na składniki. Co więcej, do 85% fruktozy nie będzie w postaci ekspandowanej, która jest przetwarzana przez drożdże, ale w postaci pierścieniowej. To rozwiązanie nazywa się odwróceniem..

Różnica w procesie fermentacji

Po dodaniu drożdży do zwykłego roztworu cukru, przetwarzając niewielką ilość glukozy, natychmiast zaczynają wytwarzać enzym inwertazę (sacharazę). Enzym ten działa jako katalizator rozpadu sacharozy na jej składniki i przekształca fruktozę w pożądaną postać. Enzymy działają autonomicznie i gromadzą się w roztworze. Im wyższe ich stężenie, tym szybciej sacharoza jest przekształcana w formy podatne na fermentację. Wraz ze wzrostem stężenia alkoholu produkcja enzymów spada, ale ich stężenie w tym czasie jest już nadmierne.

Przede wszystkim drożdże przetwarzają glukozę i dopiero po jej zakończeniu przechodzą na fruktozę, już przekształconą w formy nadające się do fermentacji. Drożdże, choć zmniejszają swoją aktywność wraz ze wzrostem zawartości alkoholu w zacierze, kończą swoją pracę tak szybko, jak to możliwe.

Przy wstępnej inwersji od samego początku w roztworze jest dużo glukozy i niefermentowalnej fruktozy oraz pewna ilość nierozłożonej sacharozy. Dopóki poziom glukozy przekracza 0,4%, drożdże nie wytwarzają enzymów, które rozkładają sacharozę i przekształcają fruktozę w formę nadającą się do fermentacji.

Po kilku dniach, po energicznej fermentacji prawie połowy alkoholu, drożdże stają przed koniecznością zmiany diety. Ale w tym czasie nikt nie próbował izolować enzymów i po prostu nie ma form fruktozy, które mogą ulegać fermentacji. Aktywność drożdży osłabła już pod wpływem sfermentowanego alkoholu. Ale nie ma dokąd pójść i zaczyna się produkcja fermentazy. Dwa dni bachanaliów glukozy nie poszły na marne, a teraz muszą je nadrobić. Dlatego drugi etap fermentacji fruktozy jest opóźniony, a fermentacja jest mniej intensywna. O wiele wolniej, że wiele bimberów, nie czekając na całkowitą fermentację, zatrzymuje ten proces, zauważając, że wydajność alkoholu jest o 50-70 ml mniejsza z 1 kg cukru.

Ogólnie, jak pokazują eksperymenty, czas całkowitej fermentacji zacieru z cukrem inwertowanym jest o około jeden dzień dłuższy niż w przypadku zwykłego cukru. Wydajność gotowego produktu nie różni się znacząco. Jest mniej różnorodnych zanieczyszczeń o nieprzyjemnym zapachu i mniej paliw. Walory smakowe, jeśli tę koncepcję można zastosować do bimberu cukrowego, powyżej.

Jeśli celem jest bimber, warto go odwrócić. Jeśli surowy alkohol jest przeznaczony do dalszej rektyfikacji, odwracanie cukru jest niepotrzebną stratą czasu i pieniędzy..