Ростовский огород
Назад

Брожение сахаров

Опубликовано: 26.04.2020
Время на чтение: 11 мин
0
5

Состав зерна

Зерновые браги можно готовить как из несоложеного (непророщенного), так и из соложеного (пророщенного) зерна. Для начала на примере ячменя разберем состав зерна и выясним как он меняется в процессе проращивания.

Непророщенное зерно ячменя содержит:

  • углеводы 70-85%
  • белок 10.5-11.5%
  • минеральные вещества 2-4%
  • жиры и прочие компоненты 1-2%

Рассмотрим каждый компонент более подробно.

Углеводы

Представлены крахмалом (50-63%), простыми сахарами (1.8-2%), целлюлозой (5-6%).

Большая часть углеводов в зерне хранится в недоступном для дрожжей состоянии. Небольшое количество сахаров в основном представлено сахарозой, которая образуется в процессе частичного разрушения крахмала при хранении и сборе урожая.

Не стоит забывать про целлюлозу. Ферменты, образуемые при проращивании зерна, не способны ее разрушить. Однако в промышленности на данный момент есть микробиологические ферментные препараты, позволяющие разрушить целлюлозу на простые сахара и увеличить выход спирта.

Белковые вещества

В данную группу входят высокомолекулярные белки (протеины) и продукты их расщепления.

Протеины — высокомолекулярные белки, состоящие из большого количества различных аминокислот, не растворимых в воде. При кипячении большая часть протеинов коагулирует и выпадает в осадок.

Продукты расщепления составляют меньшую часть от общего количества белка и делятся на 2 подгруппы:

  1. Высокомолекулярные продукты расщепления
  2. Низкомолекулярные продуты расщепления

Высокомолекулярные продукты расщепления и протеины дрожжами не усваиваются. Высокомолекулярные продукты расщепления отвечают за пенообразование, а протеины в процессе солодорощения, варки затора и брожения могут разрушатся на высокомолекулярные и низкомолекулярные продукты расщепления. Так же некоторые протеины в процессе солодоращения преобразуются в те самые необходимые нам ферменты.

Для дрожжей особую ценность представляют низкомолекулярные продукты расщепления. Их еще называют аминокислотами. Аминокислоты активно используются дрожжами как строительный материал, а также играют важную роль в образовании аромата. Здесь следует отметить, что именно белки, состоящие из аминокислот, являются одними из главных источников серы. Примером серосодержащих аминокислот служат метионин и цистеин.

В процессе солодоращения в зерне также накапливаются ферменты, которые проводят разрушения протеинов до высокомолекулярных и низкомолекулярных продуктов.

Жиры

В основном представлены жирными кислотами.

Обладают следующими свойствами:

  1. являются материалом для построения клеточных структур дрожжей
  2. могут окислятся и давать прогорклый привкус браге
  3. участвуют в образовании аромата напитка

Минеральные вещества

Необходимы для активного развития дрожжевой клетки. В большинстве представлены в виде фосфатов, силикатов и калийных солей.

Прочие компоненты

К ним относят дубильные вещества, полифенолы и витамины.

Дубильные вещества и полифенолы содержатся в оболочках зерна. По своей природе данные компоненты обладают высокими ароматическими свойствами и несут в себе неприятный горький вкус. Среди свойств — способность связываться с протеинами. Поэтому из браги их можно удалить с помощью фильтрации и кипячения.

Витамины в зерне в основном представлены водорастворимой группой. Они активно участвуют в обменных процессах, протекающих в дрожжевой клетке. Недостаток витаминов отрицательно сказывается на скорости брожения и качестве протекаемого процесса, а также на общем состоянии дрожжевой клетки.

Соложение или проращивание зерна

Непророщенное зерно имеет более грубую структуру, а также не содержит ферментов для осахаривания крахмала. При соложении зерно предварительно очищается от всех примесей и тщательным образом подготавливается, т.к. на поверхности непророщенного зерна живет посторонняя микрофлора и содержится значительное количество примесей.

Мы не будем углубляться в процесс солодоращения, а лишь разберем его принцип и основные цели.

Принцип солодоращения заключается в замачивании зерна и последующем его высушивании. В результате замачивания зерно начинает прорастать.

прорастание.jpg

По достижению определенной зрелости (максимального содержания ферментов) зерно начинают медленно высушивать до показателя влажности не более 5%. Далее высушенное зерно очищают от корешков, ростков и пыли, таким образом получая солод. При проращивании обязательно поддерживаются необходимые условия: температура и влажность. Процесс непростой и зерно можно легко испортить как заражениями, вызванными плесенями, так и чрезмерным проращиванием, из-за которого драгоценный крахмал тратится в пустую и тем самым снижается качество пророщенного зерна.

Цель солодоращения состоит в образовании ферментов, необходимых для расщепления веществ зерна при затирании.

Процессы, протекающие при проращивании зерна

В процессе проращивания наблюдается 3 основных процесса: рост, образование ферментов, превращение веществ.

1. Рост

При прорастании в зерне развиваются зародышевые корешки и листок. Для их развития зародышу зерна необходима энергия. Она берется при разрушении внутренних веществ зерна с помощью ферментов.

2. Образование и активация ферментов

Ферменты образуются благодаря гормонам. Проникая в несоложеное зерно вода высвобождает эти гормоны и как следствие появляются ферменты.

Предлагаем ознакомиться  Как вырастить рис в домашних условиях

3. Превращение веществ

Ферменты расщепляют вещества, тем самым давая энергию для прорастания зерна и превращают высокомолекулярные соединения в низкомолекулярные. Также частично разрушается в-глюкан, являющийся компонентом внутреннего каркаса зерна. Зерно становится более хрупким.

На выходе после соложения получается зерно, идеально подходящее для переработки на спиртосодержащие напитки.

солод.jpg

Зерно содержит естественные ферменты и имеет лучший товарный вид по сравнению с несоложенкой.

Пожалуй, основное достоинство несоложеного зерна — это его цена, так как непророщенное зерно в 2-3 раза дешевле солода.

Процессы, протекающие при проращивании зерна

В процессе проращивания наблюдается 3 основных процесса: рост, образование ферментов, превращение веществ.

1. Рост

При прорастании в зерне развиваются зародышевые корешки и листок. Для их развития зародышу зерна необходима энергия. Она берется при разрушении внутренних веществ зерна с помощью ферментов.

Ферменты образуются благодаря гормонам. Проникая в несоложеное зерно вода высвобождает эти гормоны и как следствие появляются ферменты.

Брожение сахаров

Ферменты расщепляют вещества, тем самым давая энергию для прорастания зерна и превращают высокомолекулярные соединения в низкомолекулярные. Также частично разрушается в-глюкан, являющийся компонентом внутреннего каркаса зерна. Зерно становится более хрупким.

На выходе после соложения получается зерно, идеально подходящее для переработки на спиртосодержащие напитки.

Зерно содержит естественные ферменты и имеет лучший товарный вид по сравнению с несоложенкой.

Приготовление дистиллятов по белой схеме

Красная и белая схемы брожения пришли в винокурение из винодельческой отрасли. В виноделие по этим схемам получают белое или красное вино.

Так по красной схеме готовят красное вино — сбраживают виноградное сусло вместе со жмыхом, который дает свойственный вину красный оттенок и терпкость. По белой схеме получают белое вино — сбраживают чистое виноградное сусло без жмыха. Как результат более легкое и менее терпкое вино.

В винокурении суть этих процессов схожа с виноделием. По красной схеме зерновой затор сбраживается вместе с дробиной. По белой схеме затор фильтруется и сбраживается уже чистое зерновое сусло.

Рассмотрим каждый из методов более подробно. В качестве исходного сырья возьмем соложенное сырье — светлый ячменный солод.

Начало процесса начинается с помола. В данном случае он делается средним, чтобы в последствии можно было легко отделить растворенные вещества от дробины (нерастворенных веществ).

1. Затирание

Для полноценного расщепления веществ солода затирание начинают с 38 градусов. Далее поднимают до температуры 62-64 градуса, выдерживают паузу 1.5 часа. Затем нагревают затор до 72 градусов, выдерживают паузу 10-15 минут, нагревают до температуры 78 градусов для инактивации ферментов и выдерживают еще 3-5 минут.

2. Фильтрование

Работа с зерновым затором.jpg

Затор начинают фильтровать.

По мере фильтрации дробине не дают оголяться. Для вымывания остаточных сахаров в слое дробины, ее промывают горячей водой 78-80 градусов. В среднем на 1 кг использованного солода добавляют 0.8-1 литр промывочной воды.

Отфильтрованное сусло отправляют на кипячение.

3. Кипячение

Сусло кипятят в течение 20-30 минут с открытой крышкой.

Кипячение сусла проводят со следующими целями:

  • коагуляция высокомолекулярных белков
  • стерилизация сусла
  • удаление посторонней микрофлоры
  • удаление ДМС (диметилсульфида) и его предшественников => существенно сокращается количество сернистых соединений и их предшественников в браге.

зерно.jpg

Несмотря на кипячение сусла, все равно необходимо соблюдать чистоту при приготовлении заторов. Занести заразу в сусло, богатое питательными компонентами, можно в любой момент.

4. Охлаждение

Во избежание заражения сусла, охлаждение проводят максимально быстро. За время охлаждения скоагулировавшиеся взвеси слипаются в крупные агрегаты и плотным слоем осаждаются на дно. При перекачке сусла на брожение их стараются не задевать и максимально аккуратно переливают сусло.

При переливе сусло аэрируют, что позволяет дрожжам активнее развиваться и положительно сказывается на общей ароматике браги.

5. Брожение

Дрожжи выбирают по такому же принципу, как и для браг по красной схеме. Никаких взвесей в браге нет, поэтому можно смело оставлять ее на этап брожения и не беспокоиться о перемешивании.

Отсутствие посторонней микрофлоры защищает брагу от большого количества побочных продуктов. Образование сернистых соединений протекает на минимальном уровне. Как результат, брага, полученная по белой схеме, имеет приятную и мягкую ароматики, чем-то напоминающее молодое пиво.

Оптимальные температуры для брожения 20-25 градусов. Сбраживание протекает довольно быстро и занимает не более 5 суток.

Так как брага подвергается кипячению, то после сбраживания она может храниться более длительное время и не киснуть.

Как только брожение закончилось, браги необходимо дать постоять 2-3 дня для того, чтобы дрожжи полностью сели на дно. После этого можно начинать процесс дистилляции.

Перед отгонкой на спирт-сырец брага аккуратно снимается с дрожжевого осадка и максимально быстро отгоняется.

Саму отгонку ведут до крепости продукта на выходе ниже 5 % об. Как только ареометр показал крепость ниже, отгонку завершают. Головные фракции отсекают в размере примерно 2-3% от абсолютного спирта.

Затем делается дробная отгонка полученного спирта-сырца. Если цель стоит в получении дистиллятов, которые не будут направляться на выдержку, то при отгонке собирают дистиллят крепостью 90-91% об.

Предлагаем ознакомиться  Как размножать сирень? И как бороться с порослью?

Если же планируется последующая выдержка напитка в бочках, то дистиллят собирают крепостью 87-89% об.

Дистилляты, полученные из браг по белой схеме, обладают высокой питкостью, мягкостью и тонким ароматом.

Сделаем некоторые выводы, согласно применения белой схемы брожения:

  1. Брожение проходит с минимальным количеством побочных продуктов и серосодержащих компонентов
  2. Дрожжи отделать в конце брожения удобно
  3. Микробиологическая стабильность сусла => меньший риск скисания и порчи браги.
  4. Удобство в обращении, откачке, отгонке и т.д.
  5. Чистый аромат, высокая питкость, мягкий и сбалансированный вкус конечного продукта.

Принимая во внимание важную технологическую информацию, написанную в данной статье, можно получить качественный продукт по красной и белой схеме брожения. 

Успехов в винокурении!

Красная схема брожения

Гликолиз является первым химическим актом спиртового брожения. Образующаяся пировиноградная кислота декарбоксилируется в ацетальдегид и восстанавливается в этиловый спирт. Эта реакция реализуется окисленной формой NAD, которая появляется в процессе окисления глицерин- альдегида-3-фосфата, следовательно, обе соответствующие реакции являются спаренными;

Рис. 15.11. Эволюция пировиноградной кислоты в анаэробиозе.

Эволюция пировиноградной кислоты в анаэробиозе

Энергетический баланс спиртового брожения идентичен балансу гликолиза, т. е. на одну молекулу разложенного сахара образуется 2 молекулы АТФ. Химический баланс брожения, осуществляемого дрожжами, можно записать следующим образом: c6hi206 2адр 2н3ро4 2сн3 - сн2 0н 2с02 2атр 2н20.

Рис. 15.12. Схема спиртового брожения.

От химического превращения молекулы глюкозы в С02 и этанол выделяется 40 ккал (Конн и Штумпф, 1972); поскольку энергия образования связи АТФ равна 7,3 ккал, из высвобожденных 40 ккал 14,6 используются дрожжевыми клетками для обеспечения их жизненных функций, в частности размножения. Разница, т. е.

25,4 ккал, высвобождается в виде теплоты и вызывает нагревание бродящей среды. Разложение гексоз в аэробиозе во время дыхания происходит в соответствии с классическим уравнением: С6Н!206 602 6С02 6Н20.Вторичное окисление NADH2 за счет кислорода воздуха, с одной стороны, и окисление пировиноградной кислоты при посредстве цикла Кребса, с другой, обеспечивают восстановление значительно большей энергии, соответствующей 38 молекулам АТФ на одну молекулу сахара.

Соответствующая энергия выделяется из свободной энергии химического уравнения дыхания, которая составляет 686 ккал на одну молекулу сахара. Отсюда понятно, когда говорят, что «брожение — это плохое использование энергии углеводного питания», это значит, что «небольшое число дрожжей разлагают большое количество сахара».

Но сбраживание сахаров дрожжами всегда ведет к появлению небольшого количества молочной кислоты, порядка 400 мг/л, соответствующего превращению 0,0005% молекул сахара (Пейно и сотрудники, 1967 6).Рис. 15.13. Образование двух изомеров молочной кислоты из пировиноградной кислоты.Механизм этого образования близок к гомоферментативному брожению (см. рис. 15.25);

Схема спиртового брожения

пировиноградная кислота не подвергается действию двкарбокси- лазы, чтобы быть восстановленной непосредственно лактодегидрогеназой в молочную кислоту (см. рис. 15.11). Но существуют два изомера молочной кислоты [молочная кислота D (—) и L ( )], которые образуются из пировиноградной кислоты соответствую- щими дегидроген азами (рис. 15.13).

Приготовление браги начинается с измельчения зерна и подбора гидромодуля. Так как фильтровать затор не нужно, то молоть солод можно в максимально мелкую фракцию.

При приготовлении заторов для последующей дистилляции стараются получить сусло с максимальной начальной плотностью, поэтому рабочий гидромодуль 1 к 3 (на 1 килограмм солода 3 литра воды).

Далее для лучшего восприятия материала процесс приготовления по красной схеме разобьем на основные пункты.

1. Затирание

Для максимального расщепления веществ солод засыпают при температуре 38 градусов. Включают нагрев и подогревают затор до температуры 62-64 градуса. При этой температурной паузе выдерживают в течение 1.5 часа. Далее поднимают температуру до паузы полного осахаривания 72 градуса и выдерживают при этой температуре 10-15 минут.

2. Охлаждение

После того, как температурные паузы выдержаны, затор охлаждают до температуры сбраживания (чаще всего это 25 градусов). Охлаждение следует проводить быстро, так как температуры затирания невысокие и в заторе может остаться большое количество бактерий. Если сусло охлаждать медленно, то бактерии сначала закислят сусло, а потом и всю брагу подвергнут скисанию.

3. Брожение

Охлажденный затор перекачивают в подготовленную бродильную емкость, добавляют дрожжи и начинают сбраживание.

При приготовлении зерновых заторов очень важно следить за микробиологической чистотой оборудования и бродильных емкостей. Зерновое сусло богато ценными питательными компонентами и является благоприятной средой для развития посторонней микрофлоры. Если не соблюдать чистоту при работе с зерновыми заторами, то можно легко получить скисание браги и потратить время впустую.

Дрожжи для приготовления зерновых заторов

При работе с зерном интересна конечная органолептика продукта: его мягкость и максимальное сохранение аромата исходного сырья в конечном продукте. Во вкусоароматике напитка будет завесить многое от применяемых дрожжей и поэтому подойти к этапу их выбора следует ответственно.

Предлагаем ознакомиться  Эфирное масло полыни горькой

подготовка солода.jpg

Для сбраживания отлично подойдут винные штаммы дрожжей. Они плавно бродят, являются стойкими к относительно большим дозировкам спирта и обладают приятным ароматическим профилем.

Все же идеальным вариантом для приготовления зерновых заторов будут специально выведенные штаммы дрожжей. Например, дрожжиSAFSPIRIT USW-6 (SAFSPIRIT AMERICAN WHISKEY) и дрожжиSAFSPIRIT M-1 (SAFSPIRIT MALT). Эти штаммы специально выведены для переработки зернового сусла. Они выдерживают высокое содержание спирта и придают довольно сбалансированный профиль бражке и конечному продукту. Наряду со спиртом, данные дрожжи выделяют довольно большое количество эфирных соединений, что положительно сказывается на качестве напитка.

В зависимости от конечных целей можно подобрать штаммы с максимальным эфирообразованием для последующей выдержки дистиллята в бочках.

Сбраживание заторов по красной схеме

Брага, представляющая собой смесь нерастворенных частичек зерна и растворенного экстракта, не очищена от посторонней микрофлоры. Из-за того, что температуры работы с затором не защищают нас от заражений, то при позднем внесении дрожжей в брагу, с большой вероятностью начнется ее скисание.

Добавление дрожжей подавляет развитие посторонних микроорганизмов, но эта защита снижается по мере снижения активности самих дрожжевых клеток.

В момент активного брожения пузырьки углекислого газа поднимают нерастворенные частички зерна на поверхность браги, они уплотняются и начинают подсыхать. При этом на поверхности браги образуется плотная сухая шапка, где могут размножаться молочнокислые бактерии. Поэтому, если брагу вовремя не перемешивать и не топить эту шапку, брага с большей вероятностью скиснет.

Следовательно, в процессе брожения по красной схеме очень важно каждый день перемешивать брагу!

В процессе брожения дрожжи выделяют спирт и побочные продукты. Спирт является хорошим растворителем. Он начинает вытягивать из нерастворенных частиц зерна всевозможные вещества, в том числе дубильные вещества и полифенолы. Они обладают ярко выраженным ароматом зерна, и как уже было упомянуто выше, имеют неприятный горький вкус.

Несмотря на тот факт, что в процессе спиртового брожения дрожжи препятствуют активному росту посторонней микрофлоры, рост все же идет параллельно с брожением и набирает обороты по мере уменьшения активности дрожжей.

Из-за риска высокого заражения, и как следствие скисания, браги по красной схеме необходимо быстро отгонять! В процессе своего развития посторонняя микрофлора выделяет ряд веществ в брагу, которые как положительно, так и крайне отрицательно сказываются на вкусовых характеристиках браги и конечного продукта. Чаще всего эти вещества обладают неприятным гнилостным ароматом.

Протеины, состоящие в том числе из серосодержащих аминокислот, под действием органических кислот и спирта в процессе брожения разрушаются. При этом в брагу выделяется большое количество серы и других продуктов расщепления протеинов. Это приводит к множественному образованию примесей, отрицательно влияющих на ароматику конечного напитка.

Не стоит забывать и о других трудных условиях брожения. Находящиеся в браге взвеси облепляют дрожжевые клетки, что способствует быстрому оседанию дрожжей на дно. В результате чего, вероятны недоброды и автолиз (разрушение) дрожжевых клеток с выделением ее содержимого в брагу.

Перейдем к процессу отгонки.

4. Получение спирта-сырца. Дробная дистилляция

При отсутствии пароводяного оборудования отгонка густых браг также вызывает сложности. Брага может подгореть и неприятная гарь будет чувствоваться в запахе и вкусе конечного продукта. Во избежание подгорания, брагу перед отгонкой необходимо фильтровать или работать при отгонке на очень малых мощностях.

Но даже в отфильтрованной браге содержится большое количество дрожжевых клеток и всевозможных примесей. В процессе дистилляции дрожжи разрушаются. Кислоты, выделяемые в процессе разрушения дрожжевых клеток, участвуют в реакциях этерификации и образуют более крупные соединения, отрицательно сказывающиеся на качестве напитка.

Тонкости процесса

Головную фракцию отсекают в размере примерно 2-3% от абсолютного спирта. Саму отгонку ведут до крепости продукта на выходе ниже 5 % об. Как только ареометр показал крепость ниже, отгонку завершают.

Проблем с дробной дистилляцией уже не возникает. Возникает только вопрос: «какой крепости дистиллят должен получаться на выходе». Здесь каждый винокур определяет самостоятельно. Возможны 2 варианта:

  1. Получение конечного продукта из дистиллята с крепостью ниже 92% об. Такой продукт при разбавлении чаще всего имеет ярко выраженный аромат исходного сырья, грубоватый вкус и не обладает высокой питкостью.
  2. Получение конечного продукта из дистиллята с крепостью выше 92% об. Такие дистилляты обладают более мягким вкусом и большой питкостью. При этом ароматы исходного сырья сохраняются.

Подведем некоторые итоги, согласно применения красной схемы брожения:

  1. Браги по красной схеме больше подвержены заражению и скисанию
  2. В результате развития посторонней микрофлоры образуются побочные продукты, в основном пагубно влияющие на вкусоароматику конечного продукта
  3. Дрожжи следует своевременно засыпать
  4. Во избежание образования плотной шапки из дробины, и как следствие закисания сусла, необходимо регулярно перемешивать брагу
  5. Отгонку браги проводить своевременно
  6. По возможности не допускать попадания дрожжей в самогонный аппарат при отгонке.
,
Поделиться
Похожие записи
Комментарии:
Комментариев еще нет. Будь первым!
Имя
Укажите своё имя и фамилию
E-mail
Без СПАМа, обещаем
Текст сообщения
Adblock detector