Строительный портал - Двери и ворота. Интерьер. Канализация. Материалы. Мебель. Новости

Простой вопрос, но крайне запутан небрежными и бездумными цитированиями на просторах Интернета. На различных форумах и сайтах встречаются самые противоречивые данные о теоретическом выходе спирта. Пора поставить точку!

Для начала формулы:

  • С12Н22О11 – сахароза;
  • C6H12O6 – общая для глюкозы и фруктозы формула (отличаются они архитектурой молекул);
  • H2O – вода;
  • CO2 – углекислый газ;
  • C2H5OH – этиловый спирт.

Теперь о том, что происходит при образовании спирта. Часто формулу образования спирта из сахарозы упрощенно записывают так:

C12H22O11 + Н20 = 4 C2H5OН + 4 СО2;

Но на самом деле процесс происходит в два этапа:

1 этап. Сахароза при каталитическом воздействии, вырабатываемом дрожжами ферментом инвертаза, подвергается гидролизу. В результате образуются глюкоза и фруктоза:

C12H22O11+H2O = C6H12O6+C6H12O6;

2 этап. Под воздействием ферментов, выделяемых дрожжами, происходит реакция с появлением спирта:

C6H12O6 = 2∙C2H5OH + 2∙CO2.

Теперь о выходе спирта. Для этого перепишем уравнения в молярных массах:

  • 342 + 18 = 180 + 180 сахароза → глюкоза + фруктоза;
  • 180 = 92 + 88 глюкоза → спирт + углекислый газ;
  • 180 = 92 + 88 фруктоза → спирт + углекислый газ.

Как видим, спирта в этих реакциях образуется 184 единицы. На это расходуется 342 единицы сахара.

Выход спирта: 184 / 342 = 0,538 кг/кг, или 0,538 / 0,7893 = 0,681 л/кг (0,7893 кг/л – плотность спирта). Если в качестве сырья выступает глюкоза или фруктоза, максимальный теоретический выход спирта составит 184 / 360= 0,511 кг/кг или 0,511 / 0,7893 = 0,647 л/кг глюкозы (фруктозы).

С арифметикой тоже закончили. Теперь понятны и ошибки, допущенные на множестве форумов. На одних ресурсах глюкозу перепутали с сахарозой и получили 0,647 г/л, на других – запутались в единицах измерения и волшебным образом кг/кг назначили литрами на килограмм. Некоторые пошли еще дальше и произвольно приняли плотность спирта равной 0,8 кг/л, в результате получили еще более интересные цифры.

Грамотные самогонщики должны запомнить, что теоретический выход спирта с 1 кг сахара или мальтозы (продукт осахаривания крахмала в зерне) равен 0,681 л/кг, а из 1 кг глюкозы или фруктозы получается 0,647 л спирта.

Проверка готовности браги взвешиванием

Самый простой практический вывод из вышесказанного состоит в том, что во время брожения с 1 килограмма сахара образуется 508 грамм углекислого газа, который уходит в атмосферу.

Значит, поставили брагу в пластиковой бутыли с 5 кг сахара, и взвесили, затем, когда пузырьки закончились, взвесили еще раз. Например, емкость полегчала на 2 кг, значит, 4 кг сахара уже съедено, остался 1 кг. Пусть брага добродит.


Когда 1 кг сахара перебраживает, брага становится легче примерно на 0,5 кг

Если бочка большая, взяли 5-ти литровку, наполнили брагой из бочки, взвесили и отправили обратно в бочку. Это даст одинаковые условия сбраживания. В 5 литровку, естественно, залили кратное количество браги. Например, в бочке 200 литров браги, тогда заливаем в 5 литровку 4 литра – это будет 1 / 50 часть.

В основе получения спиртосодержащих напитков или пищевого спирта лежит процесс брожения - превращение сахара, находящегося в растворе воды (сусло), дрожжами в спирт. Технологию приготовления этого первичного продукта - бражки (вина) можно записать следующим образом:

сырье + вода => переработка => сусло (затор)

сусло + дрожжи => брожение => бражка (вино)

Самым простым сырьем является сахар или сахаросодержащие продукты (фрукты, ягоды и т. д.). В этом случае сусло приготавливается или разведением сахара в воде, или измельчением фруктового сырья, или отжимом из него сока.

Реже в домашних условиях используют крахмалосодержащее сырье (зерно, картофель и т.д.). Тогда в технологию изготовления сусла вводится процесс осахаривания крахмала сырья под воздействием ферментов.

Если провести теоретические расчеты химических преобразований крахмала в сахар, а сахара в спирт, то получим следующие результаты:

(C6H10O5)n+n·H2O+ФЕРМЕНТ=n·C6H12O6 1кг крахмала => 1,11кг сахара;

C6H12O6+дрожжи=2∙C2H5OH+2∙CO2 1кг сахара => 0,511кг (или 0,64л) спирта.

Выход спирта из различных продуктов

Теперь, зная содержание сахара или крахмала в любом сырье, можно легко рассчитать теоретический выход спирта из него. Например, если в пшенице 60% крахмала, то из 1кг этого зерна можно получить:

1кг пшеницы => 0,6кг крахм. => 0,6х1,11=0,67кг сах. => 0,67х0,64=0,426л спирт

Результаты таких расчетов для усредненных значений сахаристости и крахмальности (из справочных данных) для некоторых основных продуктов приведены в таблице.

Теоретический выход спирта из различных видов сырья

Крахмалосожержащее Сахаросодержащее
Сырьё Спирт, мл/кг Сырьё Спирт, мл/кг
Крахмал 710 Сахар 640
Саго 600 Меласса 50% 320
Рис 530 Виноград 115
Кукуруза 450 Крыжовник 110
Пшеница 430 Свёкла 16% 102
Бобы 390 Малина 100
Пшено 380 Яблоки 65
Рожь 360 Клубника 58
Ячмень 350 Вишня 57
Овес 280 Слива 55
Горох 240 Смородина ч. 54
Картофель 20% 140 Берёзовый сок 25

В таблице приведены теоретические данные без учета потерь спирта. В домашних условиях потери спирта могут достигать 15% и зависят от точности соблюдения технологической дисциплины на всех этапах получения спирта.

Оптимальная концентрация сахара

Спирт является мощным стерилизатором, поэтому существует предельная концентрация спирта, выше которой обычные дрожжевые грибки погибают. Эта концентрация близка к 13%об (по сахару в исходном сусле - 13%/0,64=20,3%). Именно из-за этого мы никогда не видим сухих вин с концентрацией спирта более этого порогового значения (если это не крепленые столовые вина).

Дрожжам последние 3%об. (от 10% до 13%) до своей «кончины» даются особенно трудно и процесс брожения сильно замедляется. На промышленных спиртзаводах, где время является элементом рентабельности, дрожжевой затор готовят с концентрацией сахара 14%сах - существенно ниже предельной. В результате этого длительность брожения не превышает 72 часов, а концентрация спирта в бражке никогда не поднимается выше 9%об.

При концентрации сахаров выше 20%мас. возникает «недоброд» сахара, что снижает выход спирта, а при концентрациях сахаров менее 10% брожение может перейти в уксусное - произойдет практически полная потеря спирта.

Приготовление самогона из сахарного тростника далеко не то же самое что приготовление самогона из картофеля. Действительно самогон можно приготовить практически из любого сырья, но сам процесс может существенно отличаться и первые отличия, на которые резонно обратить внимание это выход спирта с конкретного продукта.

Проводить подобную теоретическую подготовку резонно на этапе предшествующем покупки сырья поскольку именно на этом этапе возможно определить экономическую составляющую и разумно оценить затраты и выгоды. Для большей наглядности можно воспользоваться специальной таблицей. На ней приведены данные по усредненному теоретическому выходу спирта с одного килограмма сырья.

Взглянув на таблицу впервые можно буквально сразу же сделать несколько важных выводов

  • Выход спирта с фруктового сырья существенно уступает выходу с зернового
  • Извлечение спирта из зернового сырья существенно более трудоемок, нежели из фруктового
  • Кукуруза самый выгодный тип сырья

Несмотря на то, что выход спирта с фруктового сырья экономически не целесообразен, не следует полагаться исключительно на этот показатель, поскольку личные предпочтения никто не отменял.

Несмотря на наглядность приведенных данных, следует сказать, что тут есть что добавит. Например, в таблице не представлен такой тип сырья как крупа. Крупы можно отнести к крахмалистому сырью посему можно рассчитывать на вполне неплохие результаты.

Пшено – выход спирта 530 мл./кг.

Гречневая крупа – выход спирта 530 мл./кг.

Рисовая крупа очищенная – выход спирта 600 мл. /кг.

Овсяные хлопья – выход спирта 440 мл. /кг.

Манка – выход спирта 580 мл./кг.

Полтавская крупа – выход спирта 570 мл./кг.

Перловка и ячка – выход спирта 530 мл./кг.

Кукурузная крупа – выход спирта 500 мл./кг.

Если внимательно проанализировать приведенные данные, то мы получаем сразу несколько неоднозначных выводов. Рис, гречка дают хороший выход спирта, но их стоимость делает производство нерентабельным. Овсянка дает малый выход сырья посему от нее резонно отказаться. Манка и полтавская крупа дают далеко не лучшую органолептику посему от нее тоже стоит воздержаться. Приходим к выводу о том, что наиболее выгодным сырьем можно считать ячку и кукурузную крупу. Особенно это выгодно при производстве бурбона.

Вот таким нехитрым способом можно определиться с сырьем, которое будет отличной основой для будущих напитков.

ВВЕДЕНИЕ

Спирт образуется при сбраживание простых сахаров дрожжами. Принципиальная схема технологического процесса производства спирта приведена на рис.1. Любое исходное сырье для приготовления спирта делится на две группы:

При этом (1 кг) САХАР + ДРОЖЖИ = сбраживание => (0,511 кг = 0,б39 л) СПИРТА;

Промышленные ферментные препараты альфа амилаза и глюкоамилаза могут быть заказаны на спиртовых и биохимических заводах, а также в фонде «Процессы и аппараты пищевых производств» или заменены на солодовое молоко.

В зависимости от вида сырья и технологической схемы сбраживания практический выход достигает 80-90% от теоретического.

В таблице 1 приведены ориентировочные значения практического выхода пищевого спирта-ректификата в литрах из одной тонны исходного сырья.

Выход спирта из различных видов сырья при 15% потере на всей технологической цепочке

Таблица 1

Вид сырья

Спирт л/т

Вид сырья

Спирт л/т

Вид сырья

Спирт л/т

Вид сырья

Спирт л/т

Кукуруза

Виноград

Чечевица

Картофель 20

Картофель 15

Топинамб.

Каштаны/к

Реальные величины выхода в значительной степени зависят от содержания крахмала или са1~ара в реальном сырье, а также от соблюдения того технологического процесса приготовления бражки, который описан в данном руководстве, и от требований, предъявляемых к качеству получаемого спирта.

Для приготовления бражек можно использовать некондиционное сырье:

частично подгоревшее зерно, подгнившие фрукты, мороженый картофель и т.п. Однако при этом необходимо помнить, что чем выше качество исходного сырья, тем выше качество и получаемого из него спирта.

Спирты типа "Люкс" и "Экстра" могут быть получены лишь из зернового сырья (кроме бобовых культур) с добавлением картофеля (количество крахмала картофеля в смеси не должно превышать 35%), а водки, поставляемые на экспорт, приготавливаются из спиртов этих же сортов, полученных только из зерна в здоровом состоянии (см. ГОСТ 5962-67).

1 ПРИГОТОВЛЕНИЕ СУСЛА

Задача этого технологического этапа приготовления бражки состоит в том, чтобы из имеющегося в хозяйстве сырья (сахаро- или крахмалосодержащего или из их смеси) приготовить раствор сахара, пригодный для сбраживания называемый суслом или затором.

  • Правильно подготовленное сусло должно иметь:
  • концентрацию сахаров в пределах 16-20% (вкус уверенно сладкий);
  • кислотность в пределах 4,5 - 5,8 рН (вкус слабо кислый);
  • достаточное количество питательных (азотистых и фосфорных) веществ для жизнедеятельности дрожжей.

Концентрацию сахаров (или концентрацию сухого вещества - СВ) в предварительно профильтрованном сусле измеряют с помощью сахарометра или ареометра (денсиметра). В таблице 2. приведено соответствие между показаниями этих приборов. Сусло с концентрацией выше 18% СВ сбраживать не рекомендуется, так как в этом случае невозможно достичь полного выбраживания сахаров - возникает «недоброд», что впрямую снижает выход спирта, а брожение заторов с концентрацией сахаров менее 10% может перейти в уксусное, т.е. привести их к "прокисанию" - полной потере спирта.

Плотность и концентрация растворов сахаров

Таблица 2

Важное значение для процесса брожения имеет кислотность сусла, которую определяют с помощью универсальной индикаторной бумаги, которая изменяет свою окраску в зависимости от кислотности раствора.

Содержание в сусле азотистого и фосфорного питания для дрожжей зависит от сырья, из которого оно приготовлено. Сусло, приготовленное из крахмалосодержащего сырья (за исключением чистого крахмала), обычно имеет полный комплект этих веществ. Сахар или мелассу лучше перерабатывать в смеси с крахмалосодержащим сырьем, а если они перерабатываются самостоятельно, то обязательно требуется внесение дополнительного минерального питания (см. раздел 1.4.).

Таким образом, сусло можно приготавливать из смеси любого сырья в любых пропорциях: крахмалосодержащее с крахмалосодержащим и сахаросодержащее с крахмалосодержащим, лишь бы оно отвечало изложенным выше требованиям.

1.1 Подготовка сырья.

Все виды зерна и бобовых предварительно очищают от пыли, земли, камней, металлических и других примесей с помощью просеивания, сит и магнитов. Далее сырье необходимо измельчить (смолоть) так, что бы проход (просеивание) через сито с размером отверстий 1 мм составляло 85-95%, а для кукурузы - не менее 90- 95%. Можно использовать готовую муку.

Картофель, топинамбур и сахарную свеклу освобождают от крупных комьев земли, камней, соломы, ботвы и металлических предметов, моют и измельчают на молотковой дробилке или терке (топинамбур можно раскрошить). Размер частиц должен быть не более 3 мм.

Фрукты и ягоды отделяют от косточек, мякоть разминают деревянной толкушкой. Подготовленное сырье взвешивают с целью расчета рецептуры и корректировки в дальнейшем технологического процесса приготовления бражки и учета выхода спирта.

1.2 Приготовление сусла из крахмалосодержащего сырья.

Основными технологическими этапами при приготовления сусла из этого сырья являются - разваривание, стерилизация и осахаривание. Разваривание и осахаривание проводятся с добавлением ферментов. Общее их количество расходуемое на 1 л сусла, равно 1000 ед. кС (амилолитическая способность фермента) или 100-120 мл солодового молока, приготовленного из 25-30 г белого солода (50-60 г зеленою).

Разваривание. К измельченному сырью приливают горячую воду 50-55"С (к картофелю - кипяток) и тщательно перемешивают. Количество воды берут с таким расчетом, чтобы после осахаривания готовое сусло имело 16-18% сахара по сахарометру.

Теоретически (как было показано во введении) 1 кг крахмала под действием ферментов превращается в 1,11 кг сахара, таким образом, для получения раствора сахара 18% концентрации (плотность 1,072 кг/л, см.таб.2) необходимо 5,06 л воды на каждый кг крахмала, находящегося в сырье (см.таб.4). В указанное количество воды входит и вода, вносимая в сусло с солодовым молоком (или раствором фермента) и влагой сырья (последнее относится картофелю и подмоченному зерну).

Средний химический состав зерна, бобовых и картофеля (в % по массе)

Таблица 3

Культура

Культура

Картофель

Кукуруза

Чечевица

Нормы расхода воды на каждый кг сухого сырья в зависимости от% содержания в нем крахмала.

Таблица 4

Крахмал %

Крахмал %

Крахмал %

Крахмал %

В полеченную кашку добавляют 1/5 часть приготовленного фермента. Смесь постепенно подогревают при постоянном перемешивании до температуры клейстеризации: зерновое сырье до 65-70"С, а картофельное - до 90-95"С, для растворения и разваривания крахмальных зерен, выдерживают при этой температуре 2-3 часа. Затем вновь подогревают до 95-98"С и выдерживают в течении 15-20 мин.

Стерилизация. Разваренное сусло кипятят в течении 30-40 минут. Сусло из подпорченного сырья стерилизуют более продолжительное время 1-1,5 часа.

Осахаривание. Разваренную массу охлаждают до температуры осахаривания 57-58"С и добавляют в нее остальную часть (4/5) ферментов,. перемешивают и выдерживают при этой температуре до полного осахаривания. Поддержание температуры особенно важно для этого процесса, т.к. понижение температуры увеличивает время процесса и способствует развитию бактерий, а увеличение температуры выше 70"С разрушает ферменты в результате чего осахаривание полностью останавливается.

Время осахаривания крахмальных молекул разного сырья различно и изменяется от 30 мин (картофель) и 1,5 ч (кукуруза, пшеница,) до 2 ч (ячмень). Указать более точное время осахаривания трудно, т.к. оно полностью зависит от степени измельчения сырья, температуры и длительности разваривания, активности и количества внесенных ферментов.

Полноту осахаривания проверяют йодной пробой. При полном осахаривании окраска капли фильтрата сусла от прибавления к нему капли йода не должна, изменяться, что свидетельствует о полном распаде крахмала на простые сахара. Красный цвет свидетельствует о наличии в сусле большого количества декстинов (часть крахмальной молекулы, но еще не сахар), сине-фиолетовый указывает на присутствие неосахаренного крахмала. Цветовое окрашивание сусла характерно только при использовании солода, при осахаривании промышленными ферментами окраска может оставаться светло-коричневой, однако вкус сусла после полного осахаривания должен быть уверенно сладкий, а его концентрация- 16-18% по сахарометру.

Если осахаривание проходит плохо, необходимо более тонкое измельчение исходного сырья, повышение температуры и увеличение времени клейстеризации, лучшее перемешивание замеса с ферментами или увеличение их количества.

1.3 Приготовление сусла из сахаросодержащего сырья.

Ценность этого вида сырья определяется наличием в нем сахара (см.таб.5)и веществ, необходимых для жизнедеятельности дрожжей. Переработка этого сырья осуществляется по упрощенной схеме (исключаются стадии разваривания и осахаривания (см.рис.1). Для приготовления сусла достаточно перевести сахар, содержащийся в этом сырье, в раствор. Для извлечения сахара можно применить экстрагирование (диффузию).

Таблица 5

Абрикосы

Брусника

Крыжовник

Виноград

Топинамбур

Чернослив *

* сушеные плоды.

Приготовление диффузионных соков обычно применяется при переработке сахарной свеклы, топинамбура, сушеных плодов и ягод и осуществляется одно- или многоступенчатым способом.

Измельченное сырье заливают кипятком до полного покрытия его водой и перемешивают. За счет диффузии сахар сырья переходит в добавленную воду. Через 45-50 минут концентрации сахара в воде и в сырье выравниваются, и процесс диффузии прекращается. Сок отцеживается с одновременным прессованием мезги - это одноступенчатый способ, при котором мезга содержит еще большое количество сахара.

Для более полного извлечения сахара из сырья полученный сок сливается в новую порцию измельченного сырья, в котором концентрация сахара выше, чем в соке, а отпрессованная мезга вновь заливается кипятком - так реализуется двухступенчатый способ вымачивания. Трехступенчатый способ реализуется аналогичным образом.

Приготовленный диффузионный сок проверяют на концентрацию сахара и стерилизуют в течение 40 минут. Сок из плодов можно получать прессованием на винтовом прессе или при помощи соковыжималок различных марок. Поскольку сок многих плодов и ягод отжимается с большим трудом, то перед прессованием рекомендуется предварительная обработка, например, частичное подбраживание.

Плоды или ягоды раздавливают. Из небольшого количества этой кашицы отцеживают сок и определяют в нем концентрацию сахара сахарометром или по табл.7. Затем добавляют дрожжевой затор или ждут самозабраживания кашицы на собственных дрожжах, находящихся в сырье (виноград). Под действием дрожжей клеточные оболочки полностью разрушаются, сок полностью переходит в сусло, а мезга с пузырьками углекислого газа всплывает наверх плотным слоем. В процессе брожения сусло следует несколько раз перемешать. Через 1-2 суток сусло процеживают, мезгу отпрессовывают, а полученный сок сливают в бродильную емкость. Для более полного извлечения сока отпрессованную мезгу следует залить небольшим количеством кипяченой воды при комнатной температуре и через 3-6 часов после возобновления брожения мезгу отпрессовать, а полученный сок влить в бродильную емкость и продолжить брожение.

Если для приготовления сусла используется только сахар или меласса, то необходимо приготовить их водный раствор с несколько большей концентрацией: для сахара - 20% СВ, используют 170-190 г на один литр воды; для мелассы 25% СВ (т.к. в мелассе 80% СВ и только 48-62% сахарозы, плотность 1,30-1,42), на один килограмм мелассы добавляют 4 литра воды.

1.4 Коррекция сусла.

Если приготовленное сусло не отвечает указанным выше требованиям, то производится его коррекция.

Сахар. Отклонения концентрации сахара в сусле возникают из-за ошибок в расчете рецептуры, неполного осахаривания крахмала или отсутствия точных данных о его содержании в исходном сырье, малой сахаристости исходных плодов. Если концентрация сахаров в сусле выше нормы, то в сусло добавляется вода, если ниже - добавляется сахар, меласса или более концентрированное сусло.

Кислотность. Если сусло имеет недостаточную кислотность, то его подкисляют молочной сывороткой, серной, лимонной, уксусной или ортофосфорной кислотами. Сусло, приготовленное из некоторых ягод и фруктов, может иметь очень высокую кислотность, из-за которой даже при низкой концентрации сахара брожение протекает чисто (без образования уксусных бактерий), но очень медленно.

Питательные вещества. Обычно сусло, приготовленное из любого растительного сырья (и особенно из крахмалосодержащего), содержит достаточное количество азотистых и фосфорных минеральных веществ, необходимых для питания дрожжей и поэтому не требует коррекции.

Недостаточное количество этих веществ, как правило, имеют сусла, приготовленные из тростниковой (черной), сахаротростниковой и рафинадной меласс, тростникового сахара-сырца и дефектного белого сахара в смеси со свеклосахарной мелассой или отдельно. Поэтому на практике это сырье рекомендуют перерабатывать в смеси с зерновым или картофельным. При невозможности такой переработки расход питательных веществ для дрожжей на 1 кг сбраживаемых сахаров указанных видов сырья составляет:

Для меласс: ортофосфорная кислота (70%) или диаммонийфосфат - 3.3г;

карбамид или сернокислый аммоний - соответственно 9 и 20 г;

для "чистых сахаров": сульфат аммония - 1,5-2 г; суперфосфат - 3-4г, для азотистого питания - 25% раствор аммиака - 0.4мл/л. В качестве питательной среды можно использовать автолизат дрожжей (прессованные дрожи 200 - 300г смешать с 0,5 л воды, довести до кипения и кипятить при перемешивании 15 минут).

1.5 Вода.

Вода имеет важное значение при изготовлении спирта. Она должна отвечать гигиеническим требованиям, предъявляемым к питьевой водке, быть прозрачной, бесцветной, не иметь запаха и постороннего привкуса, а кроме того, мягкой, с малым содержанием солей магния и кальция.

Кипяченную воду. применять не следует, потому что в ней почти нет растворенного воздуха, необходимого дрожжам. Природная вода не всегда удовлетворяет требованиям, предъявляемым к питьевой воде, в этих случаях воду подвергают очистке отстаиванием и фильтрованием через специальные угольные фильтры.

Для проведения всех технологических процессов переработки пищевого сырья в спирт наиболее благоприятная кислотность воды (рН 4,5-5,5). Такая реакция воды способствует более полному осахариванию крахмала и сбраживанию сусла. В щелочной среде в процессе брожения образуется глицерин, в нейтральной развариваются кислотообразующие бактерии. Кислотность воды определяют универсальной индикаторной бумагой. Микробиологическая чистота воды требуется во всех случаях. Практически микробиологически чистой можно считать воду из артезианских колодцев и из сети городского водоснабжения.

2 ТЕХНОЛОГИЯ СОЛОДА

Солод - продукт искусственного проращивания зерен злаков, содержащий активные вещества - ферменты. Эти вещества и определяют способность солода расщеплять (осахаривать) крахмал на простые сахара. Активность ферментов смешанного солода составляет 25-30 ед.ас на 1 r сухого солода.

Для обеспечения быстрого и полного осахаривания солод применяется в виде солодового молока, приготовленного из смеси ячменного (50%), просяного (25%) и овсяного (25%) солодов, причем просяного и овсяного солодов должно бьпь в сумме не менее 30%. Допускается применять смесь из двух солодов: ячменного и овсяного или просяного. Ячменный солод можно заменить ржаным полностью или частично, а просяной - солодом чумизы. Категорически запрещается использовать солод, выращенный из перерабатываемого на спирт сырья, например, ячменный солод при производстве бражки из зерна ячменя.

Свежеубранное зерно можно использовать для приготовления солода не ранее чем через 2 месяца.

Лучшее время для проращивания солода весна и осень, так как при высоких температурах летом вырастить хороший солод затруднительно.

2.1 Подготовка зерна.

Отбор зерна.

Только хорошее зерно позволяет получать солод высокого качества. При отборе зерна для солода следует руководствоваться следующим: зерно должно быть полностью зрелым и иметь светло-желтый цвет; зерна должны быть крупного размера, полны, тяжеловесны и не иметь примесей сорных трав; внутренность зерен должна быть рыхлая, белая и мучнистая; при погружении в воду зерна должны тонуть. Хорошее зерно для солода должно иметь всхожесть не менее 92% (8 непроросших зерен из 100). После сортировки зерно моют в горячей воде при температуре 50-55"С для удаления пыли, мякины и других примесей, которые всплывают при погружении зерна в воду. При этом воду меняют не менее 2-х раз, последняя вода должна быть чистой и без мути.

2.2 Ращение солода.

Замачивание зерна.

Цель замачивания - увлажнить зерно и активизировать физико-химические и биохимические процессы.

Используемая сырая вода не должна быть слишком жесткой, так как чрезмерно высокая жесткость задерживает прорастание зерна и снижает активность его ферментов. Зерно замачивают в небольшом количестве воды (так, чтобы вода лишь покрывала слой зерна) при температуре 12-20"С.

Чтобы зерно имело достаточное количество кислорода для дыхания, воду следует менять: в теплое время года - через каждые 6 часов, а в холодное – через 12-18 часов; после каждого слива воды зерно оставляют «отдыхать» на 3-4 часа. Эту операцию повторяют 2-3 раза.

Продолжительность замачивания определяется состоянием зерна, которое доводится до полного набухания - влажность 38-40% (т.е. его вес увеличивается в 1,6-1,7 раза). Признаки, которыми надо руководствоваться для прекращения замачивания: кожица зерна надтреснута и шелуха легко отделяется от мякоти; зерно при сгибании не ломается; при продольном сжатии между пальцами зерно распластывается без раскрашивания и без вытекания белой жидкости обозначается росток. Если при сжатии зерно крошится, то оно недозамочено, если выделяется белая жидкость, то оно перезамочено.

Замоченное зерно рассыпают слоем 10-15 см и выдерживают (12-18 часов) до тех пор, пока температура в слое самосогревающегося зерна не поднимется до 20- 24"С, после чего зерно ворошат (переворачивают и проветривают), для выхода углекислого газа и раскладывают более тонким слоем 2-5 см желательно в ящики с сетчатым дном для прохода воздуха. Температуру проращиваемого зерна поддерживают путем ворошения (через каждые 6-12 часов) и высотой слоя так, чтобы в первые 2-е суток она составляла 19-20"С и постепенно снижалась к концу срока проращивания до 13-14"С. При необходимости для поддержания влажности зерно опрыскивают водой (подкисленной серной кислотой до 0,5- 0,8%), прекращая увлажнение за 12 ч до окончания ращения солода.

При проращивании зерна активность и количество ферментов сначала увеличивается, а затем начинает спадать. Поэтому у различных культур имеется своя оптимальная продолжительность ращения: у ячменя и овса- 9-12 суток, у ржи - 6-8, у пшеницы - 7-8 и у проса - 4-6 суток.

Влажность готового солода обычно находится в пределах 40-50% (ячменный и овсяной 44-45%, ржаной 40-41%).

Основные признаки прекращения ращения: росток достиг величины 5-бмм; корешки достаточно развились, достигли длины 12-15мм и сцепились друг с другом, что не позволяет взять из кучи одно зерно, т.к, вместе с ним сплетутся еще несколько зерен; зерна утратили мучной вкус и при раскусывании хрустят и имеют приятный огуречный запах.

Свежепроросший солод называют «зеленым». Он имеет самую высокую активность ферментов и без значительного снижения качества может храниться при положительной температуре 4-6"С в течении только 2-3 суток. В связи с таким коротким сроком хранения зеленый солод либо готовят в количестве, необходимом для текущей работы, или при приготовлении впрок сушат.

2.3 Сушка зеленого солода.

Перед сушкой солод промывают слабым раствором серной кислоты (1%) для обеззараживания. Для сушки проросшие зерна рассыпают в теплом сухом помещении для подвяливания. При этом легко происходит влагоотдача до 12-15% влажности. Затем солод сушат в сушильне или духовом шкафу при температуре не выше 40"С до получения необходимой влажности 3-3,5%. Во время сушки часть ферментов разрушается, поэтому повышать температуру сушки солода не следует.

Солод, высушенный таким способом, называют «белым». Такой солод имеет достаточно высокую активность ферментов (80% зеленого солода), но самое главное - хорошо сохраняется. Для хранения ростки солода можно удалить, т.к. они не содержат ферментов. Для этого солод протирают руками, а затем провеивают или протряхивают с использованием сита. Хранят белый солод в сухом помещении в закрытой посуде.

2.4 Приготовление солодового молока.

Ферменты при приготовлении солодового молока выводятся из солода в раствор и имеют большую поверхность взаимодействия с крахмалом сусла. Для лучшего извлечения ферментов смешанный солод необходимо тонко измельчить, что можно сделать с помощью любого дробильного устройства: миксера с рубящей насадкой - для зеленого солода; кофемолки - для белого. В измельченный солод постепенно добавить теплой воды при температуре 25-30"С в соотношении на одну весовую часть зеленого солода 2 части воды, а на одну часть белого – 3 части воды. При добавлении воды необходимо постоянно перемешивать солодовое молоко миксером.

Солодовое молоко необходимо использовать сразу после приготовления. В крайнем случае допускается его хранение в течении 2-3 суток при температуре не выше 4-7"С.

3 ПРИГОТОВЛЕНИЕ ДРОЖЖЕВОГО ЗАТОРА

3.1 Дрожжи.

При повышении температуры дикие дрожжи и бактерии размножаются быстрее культурных. Так, при температуре 32 "С коэффициент размножения диких дрожжей в 2 - 3 раза, а при t = 38"С, в 6 - 8 раз больше коэффициента размножения культурных рас дрожжей. Ускоренное развитие бактерий приводит к нарастанию кислотности в бражке, что также уменьшает выход спирта.

В качестве исходных дрожжей можно использовать:

  • чистую культуру дрожжей, которая поставляется в пробирках, закрытых ватной пробкой и пергаментом;
  • обычные хлебопекарные прессованные или сухие дрожжи;
  • самодельные дрожжи.

3.2 Дрожжевой затор.

Дрожжевой затор приготавливают для того, чтобы привести в активное состояние и вырастить достаточное количество зрелых культурных дрожжей из небольшого количества "маточных" дрожжей. Это сокращает длительность основного сбраживания и уменьшает влияние «диких» дрожжей на качество бражки.

Для размножения дрожжей используется стерильное 12-15% сусло, KoWpoe лучше готовить из картофеля или ржи с большей (в 1.5-2 раза) дозировкой солода при осахариванини. Сусло, приготовленное из этого сырья, имеет наиболее полный и достаточный набор питательных веществ, необходимых для быстрого размножения дрожжей. Можно приготовить сусло и из сахара, но с добавлением азотистого и фосфорного питания для дрожжей: вода - 1,0 л, сахар- 150 г, хлористый аммоний - 0,5r, суперфосфат - 0,7 г, серная кислота (10%), лимонная или уксусная - 25 г.

Перед стерилизацией сусло фильтруют через плотную ткань. Затем кипятят в закрытой ватным тампоном колбе в течение 20 минут и охлаждают естественным образом.

З.З Самодельные дрожжи.

Две столовые ложки хмеля (сухие женские соплодия) залить 2 стаканами кипятка и варить 5-10 минут. Отвар процедить и вновь довести до кипения. В эмалированную посуду всыпать 1 стакан пшеничной муки и постепенно вливать горячий отвар, тщательно смешивая его с мукой. Накрыть емкость полотенцем и оставить при комнатной температуре. Через двое суток дромоки готовы. Хранить и использовать как прессованные дрожжи.

3.4 Дрожжевой затор из чистой культуры.

Дрожжевой затор из чистой культуры дрожжей готовят в несколько этапов по схеме: чистая культура => маточные => дрожжевой затор.

Чистая культура содержится в пробирках с твердой питательной средой. Открывать их до применения не рекомендуется во избежание заражения чистой культуры посторонними микроорганизмами из воздуха. До употребления пробирки можно хранить 30-40 дней в сухом месте при температуре не выше 15

Перед употреблением пробирку с чистой культурой тщательно протирают ватой, смоченной кипяченой водой, над пламенем обжигают ватную пробку и удаляют ее. Далее в пробирку с чистой культурой наливают примерно до половины стерильное 10-12% сусло. Затем закрывают ее ватным тампоном и выдерживают 12-14 часов при комнатной температуре. Отделившиеся дрожжи переливают в емкость с 0 5 литрами стерильного 10-12% сусла, а пробирку с оставшейся чистой культурой дрожжей опять убирают в холодильник.

Емкость оставляют на 16-18 часов для размножения маточных дрожжей при температуре 28-30"С. Затем созревшие маточные дрожжи переливают в емкость с 6 литрами стерильного 12-15% сусла. Через 16-18 часов (при достижении плотности 5-6% по сахарометру) дрожжевой затор готов.

Пять литров дрожжевого затора используют для проведения основного брожения, а оставшийся 1 литр тут же используют как маточные дрожжи для следующего посева или сохраняют в течении 1-2 дней в холодильнике при положительной температуре 4-6"С для тех же целей. При соблюдении условий стерильности (eM~A и сусла) маточные дрожжи могут возобновляться из чистой культуры только один раз" в 1-2 месяца при ежедневном изготовлении дрожжевых заторов.

3.5 Дрожжевой затор из прессованных дрожжей.

Прессованные дрожжи продают в виде кусков в обертке; дрожжи должны быть специфического запаха, вкуса, цвета - беловато-желтого, мелкокрошащиеся. Обратите внимание на качество дрожжей, которое сильно влияет на качество бражки.

Дрожжевой затор готовится из размешанных в кипяченой воде прессованных дрожжей концентрацией 5,5-6%; такая концентрация получается, если развести 25r дрожжей в 75 мл воды. Сухих дрожжей берут в 3 раза меньше. Количество дрожжевого затора должно составлять 3-10% от объема сбраживаемого сусла, т.е. на 1 л сусла - 3- до 100мл.

4 СБРАЖИВАНИЕ СУСЛА

Для брожения можно употребить стеклянную, деревянную или металлическую (из нержавейки) емкости. Первая удобна для начинающих в том отношении, что в ней видны все процессы, происходящие во время брожения. Чем больше по объему сосуд для брожения, тем лучше: соприкосновение с воздухом уменьшается, а процессы брожения и дозревания менее подвержены влиянию извне. Отличными сосудами являются аптекарские емкости 20 или 10 л, особенно.хороши - из темного стекла. Емкости перед употреблением должны быть хорошо вымыты, ошпарены кипятком или ополоснуты спиртом (можно несортовым). Сосуды для брожения должны быть снабжены бродильными шпунтами или затворами.

После стерилизации сусло охлаждают до температуры 20-25"С, переливают бродильную емкость и вносят в него дрожжевой затор в количестве 3-10% от объема сусла.

Брожение имеет три стадии: начальное брожение-возбраживание, главное брожение и дображивание. В начальной стадии происходит насыщение бражки углекислым газом, температура повышается на 2-3"С, вкус остается сладким. При главном брожении бражка приходит в оживленное состояние начинается интенсивное выделение углекислого газа, на поверхности образуется пена, температура повышается до ЗО"С. Если температура продолжает повышаться, то требуется принудительное охлаждение, при 50"С дрожжи погибают, и брожение останавливается. При дображиванни уровень бражки понижается, пена оседает, температура уменьшается до 25-26"С, вкус становится горько кислым. Конец брожения определяют по прекращению передвижения сбраживаемой среды. окончанию выделения углекислого газа и просветлению бражки.

Длительность брожения зависит от ряда факторов (качества компонентов сусла, отклонения от технологии и др.) и колеблется в пределах от 3 до 20 суток. Зрелая бражка обычно имеет кислотность рН 4,9... 5 2 и является многокомпонентной смесью, содержащей (в %): воды 82...90, сухих веществ 4...10, этилового спирта 5...12, остаточных сахаров (недоброд) не более 0,45 и сопутствующих примесей до 0,05. Качественный состав бражки может изменяться в зависимости от вида и качества исходного сырья и соблюдения технологии его переработки.

Концентрацию спирта в бражке определяют в дистилляте, полученном после отгонки его из бражки на специальном приборе, состоящем, в частности, из 2-х колб и прямоточного стеклянного холодильника, а также электроплитки (см. литературу 7).

5 ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВА СБРОЖЕННОГО СЫРЬЯ НА СОСТАВ СПИРТА-СЫРЦА И РЕКТИФИКАТА.

Сырой спирт, получаемый после перегонки бражки, помимо этилового спирта, содержит примеси, являющиеся побочными продуктами нормального спиртового брожения (альдегиды и сивушные масла) и продуктами нежелательных бактериальных брожении (как, например, летучие кислоты). Кроме того, в спирте-сырце имеются вещества, образующиеся в процессе перегонки бражки в результате химического соединения спиртов и кислот в эфиры, а также вследствие окисления спирта в альдегиды.

Помеси спирта-сырца делят на четыре группы: эфиры, альдегиды, кислоты и высшие спирты; в каждый класс в свою очередь входит ряд веществ; Исследованием различных сортов спирта-сырца было установлено присутствие в нем свыше сорока веществ. Одни вещества находятся в спирте-сырце в минимальном количестве, другие - присущи только некоторым особым родам его, третьи - по химическому составу и свойствам близки к примесям, преобладающим в данном спирте-сырце, четвертые - легко выделяются при перегонке.

Сырой спирт, поступающий на ректификацию для очистки, тем легче очищается, чем меньше в нем примесей, или, как говорят, чем выше его ректификационное достоинство.

С этой точки зрения полезно выяснить происхождение примесей сырого спирта.

  • Часть примесей сырого спирта обуславливается качеством сырого материала для получения спирта. Любой технорук спиртового завода и ректификатор могут легко отличить сырой картофельный спирт от хлебного; последний содержит терпены, придающие ему особый жгучий вкус, не свойственный картофельному. Легко отличить сырой хлебно-картофельный спирт от сырого паточного, который содержит неприятные на вкус и запах азотистые вещества, - продукты, получаемые при переработке свеклы на сахарном заводе.
  • Часть примесей сырого спирта обуславливается способом переработки сырья, из которого получается спирт-сырец. Известно, что сырой кукурузный спирт, полученный при варке кукурузы под высоким давлением, имеет гораздо более неприятный вкус, запах и труднее поддается ректификации, чем такой же спирт, полученный при затирании муки без давления.

Большое влияние на дегустационные особенности и химический состав спирта оказывают плохо отбродившие и зараженные заторы. В этом случае спирт получается хуже, чем из хорошо отбродивших заторов. Пенистое брожение плохо влияет на качество спирта.

Заторы, выделяющие сероводород, дают спирт худшего качества: однако не обнаружено, чтобы этот спирт, поскольку он не был выкурен из гнилого картофеля, имел плохой вкус и запах.

  • Нездоровые, ненормальные примеси оказывают огромное влияние на качество сырого спирта, значительно ухудшая его. Спирт, полученный из картофеля, подвергшегося гниению, оказывается плохим, часто с отвратительными вкусовыми и ароматическими свойствами; в тех случаях, когда картофель промерз, а затем оттаял и начал гнить, спирт также получается плохим по качеству. Спирт, полученный из картофеля, пораженного картофельным раком, относится к неудовлетворительным как по дегустационным свойствам, так и по своему химическому составу. При переработке тухлой муки, порченой ржи, овса и пшеницы продукты разложения белков, жиров и пр. переходят из примесей в сырой спирт, и ректификация последнего значительно затрудняется. Технорук спиртового завода должен быть осторожен с переработкой горелых хлебов. Запах гари сообщается и сырому спирту, трудно отделяющемуся при ректификации. Поэтому такой горелый хлеб не следует перерабатывать отдельно, а в смеси с здоровым нормальным хлебом.

Следует также обращать внимание на засорения и примеси в перерабатываемом зерне. Так, например, примесь к зерну горчичного семени сообщает сырому спирту едкий, отвратительный запах.

  • Самая большая часть примесей сырого спирта, так называемые сивушные масла, состоящие из амилового спирта и его гомологов, как показали работы многих ученых, образуется из белковых и других азотистых веществ затора вследствие разложения их дрожжами при своей жизнедеятельности.

Чем больше дрожжевых клеток имеется в бродящем заторе, тем выше содержание амилового спирта в сыром спирте.

Как известно, технорук спиртового завода для понижения потерь сахара должен работать с очень небольшим количеством дрожжей. Эго полезно также и с точки зрения чистоты спирта. Спиртовые заводы, перерабатывающие патоку с продуванием воздуха, при котором происходит усиленное размножение дрожжей в заторе, получают сырой спирт худшего качества, с большим содержанием сивушных масел, чем паточные заводы. работающие без продувания воздуха.

  • Часть сивушных масел сырого спирта образуется вследствие действия некоторых бактерий. С этой точки зрения чистота на заводе, чистота солода, ведение чистого брожения имеет огромное значение. Рекомендуется вести брожение в бродильных чанах, имеющих плотную и гладкую поверхность, так как она затрудняет оседание и проникновение в их поры микроорганизмов, инфекционирующих затор. Лучше всего в этом случае применить герметически закрытые емкости.
  • Альдегиды, наиболее трудно отделяемые примеси сырого спирта, образуются при брожении как первоначальный нормальный продукт разложения сахара, который потом переходит в окончательный продукт - спирт.

Образование альдегидов также возможно вследствие окисления алкоголя, имеющегося в бражке, кислородом воздуха: чем выше температура брожения, тем больше образуется альдегидов.

Паточные спиртовые заводы, ведущие брожение с проведением воздуха, получают сырой спирт со значительно более высоким содержанием альдегидов и труднее поддающийся ректификации, чем заводы, работающие без продувания воздуха. Наоборот, брожение без продувания воздуха и в герметически закрытых бродильных емкостях, т.е. доступа воздуха, получают сырой спирт с малым содержанием альдегидов, который, вместе с тем, будет давать сравнительно большой выход 1 сорта ректификата.

  • Часть посторонних примесей сырого спирта образуется при перегонках бражки в самом аппарате.

Конструкция перегонного периодического или непрерывно действующего аппарата (будь то одноколонный или двухколонный аппарат) точно так же влияет на качество получаемого спирта- сырца. Аппарат, дающий более высокую крепость спирта, гарантирует также и соответственно лучшее качество его. Спирт крепостью выше 92 % по объему будет чище спирта 85% по объему, полученного из той же бражки, потому что многие примеси сырого спирта при кипячении крепкой флегмы 91-92% по объему на верхних тарелках спиртовой колонны выделяются только в малом количестве в виде паров и, следовательно, не попадают ни в холодильник аппарата, ни в спиртоприемник. Эти примеси смываются вниз текущей сверху флегмой и попадают в барду. При кипячении флегмы крепостью в 70-75% по объему примеси эти уходят вместе со спиртовыми парами вверх, в холодильник, и загрязняют спирт. По этой причине полученный сырой спирт будет иметь больше примесей и даст гораздо меньший выход! Сорта ректификата.

  • Общие замечания относительно состава и вкусовых свойств спирта - сырца.

Кислотность, количество альдегидов и эфиров не зависят от дегустационных свойств спирта-сырца.

Природа отдельных примесей и их количественное соотношение зависят от вида сырья (картофель, хлебные злаки, патока, фрукты и пр.), от методов приготовления затора и дрожжей, способа перегонки, применяемого при получении спирта-сырца, и его крепости.

По характеру выделения примесей при ректификации спирта-сырца их делят на две большие группы:

1) головные примеси, т.е. вещества более летучие, чем этиловый спирт;

2) хвостовые примеси - менее летучие, чем этиловый спирт.

К головным примесям относятся: уксусный альдегид, муравьино-этиловый эфир, уксусно-метиловый и уксусно-этиловый эфиры, объединяемые в заводской практике под названием альдегидов и эфиров.

Некоторые хвостовые примеси имеют маслянистый вид и не растворяются в воде, поэтому их называют маслами, а чаще - сивушными маслами.

Хвостовые примеси состоят главным образом из 1) гомологов этилового спирта: пропилового, изопропилового, бутилового, изобутилового, амилового, изоамилового спиртов; 2) сложных эфиров, образующихся под влиянием летучих кислот, и 3) соединений, очень близких к эфирным маслам.

Таблица 6

Температура кипения, С

Температура кипения, С

Уксусный альдегид

Изомасляноэтиловый эфир

муравьинноэтиловый эфир

Бутиловый спирт

Уксуснометиловый эфир

Маслянозтиловый эфир

Уксусноэтиповый эфир

Оптическидеятельный амиловый спирт

Этиловый спирт

Изоамиловый спирт

Изопропиловый спирт

Изовалерьяновый эфир

Припоповый спирт

Амиловый спирт

Уксусноиэоамиловый эфир

Фурфурол

Изобутиловый спирт

Изовалерьянонзоамнловый эфир

Состав сивушных масел зависит от сырья, из которого получен спирт-сырец, и от методов его выработки.

Помимо групп головных и хвостовых примесей, различают группу промежуточных продуктов. В нее входят изомасляноэтиловый эфир, кипящий при 110,1 "С, и изовалерианоэтиловый эфир, кипящий при 134,3 "С. Эти примеси по своим физическим свойствам могут быть отнесены к головным или хвостовым примесям, в зависимости от крепости спирта.

Промежуточные продукты наиболее трудно отделяются от спирта-сырца При обычно практикующейся очистке спирта перегонкой на периодически действующем ректификационном аппарате для перевода этих трудно отделимых примесей в легко отделимые требуется предварительная химическая очистка спирта-сырца.

В спирте-сырце имеются примеси, с трудом отделяющиеся при ректификации.

К числу их относятся, с одной стороны, примеси, обладающие температурой кипения, близкой к температуре кипения этилового спирта (уксусно-этиловый эфир), с другой, - примеси (уксусный альдегид) с температурой кипения, сильно отличающейся от температуры кипения этилового спирта, но обладающей способностью растворяться в нем и его парах.

В сыром спирте, кроме указанных выше веществ, которые более. или менее изучены и легко определяются аналитически, имеются еще другие вещества: сюда относятся, например, органические производные аммиака (амины). Иногда плохая вода, употребляемая при рассиропке сырого спирта, является причиной порчи ректификата. Хороший сырой спирт может быть очищен ректификацией без применения каких-либо вспомогательных средств. Плохой спирт исправляют перед ректификацией действием различных химических" реагентов. Из многих средств, предложенных для химической обработки или химической очистки, в практике наших заводов находят применение только два – очистка марганцовокислым калием и нейтрализация едким натром (каустической содой).

6 ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА РЕЦЕПТОВ

Приведенные ниже примеры расчетов позволяют понять подход к составлению рецептов и позволяют каждому самостоятельно разрабатывать рецепты для любого сырья и их смеси и осознанно производить коррекции в реальном технологическом процессе при возникновении отклонений в контролируемых параметрах при приготовлении бражки и спирта.

Бражка из сахара.

ЗАДАЧА - приготовить 50 л бражки из сахара, с концентрацией раствора 20% СВ определить выход спирта, если потери составляют 20%.

  • в сусло будет добавлен дрожжевой затор 3-10% его объема (принято 8%) 50*0.08 =4л
  • для приготовления 50л бражки необходимо приготовить 50-4 = 46 л сусла
  • 46л 20%сусла весят (плотность сусла см.таб.2) 46*1.081 = 49.726 = 50 кг
  • 50 кг сусла содержат сахара 50*0.20 = 10 кг
  • для приготовления сусла необходимо к 10 кг сахара добавить воды 50-10 = 40 кг =40 л

Вместо перечисленных химикатов в качестве комплексного питания для.дрожжей можно добавить 1-2л солодового молока или автолизат пекарских дрожжей (размешать в 0,5 л воды 300 г пекарских дрожжей, прокипятить 15 минут при перемешивании). Раствор подкисляют - см. п. 1.4 до кислотности рН = 5.

Дрожжевой затор 4л 8 % сусла В

ВЫХОД- 5.2/10 = 0.52 л/кг

(10 кг) САХАРА (10"0,639 л = б,39 л) СПИРТтеор. = (6,39*(1-0,2)=5,1 л) СПИРТ практ.

Количество

Этанол производят следующими способами:

  • сбраживание сусла;
  • гидролиз растительного сырья – в результате взаимодействия с водой происходит разложение одних соединений с последующим образованием других;
  • гидратация этилена – присоединение молекул воды к молекулам самого производимого в мире органического соединения - этилена С2Н4.

Полученный спирт подвергается затем ректификации – очистке. Синтетическим путем добиться хорошего выхода спирта очень сложно. В результате получается технический ректификат, содержащий огромное количество вредных и опасных для здоровья примесей. Оставим этот способ для промышленных предприятий и обратим наше внимание на доступный и знакомый многим процесс – сбраживание.

Выход спирта из различного сырья путем сбраживания

Технология сбраживания лучше всего подходит для домашнего виноделия. Она заключается в том, что дрожжи при определенных условиях начинают перерабатывать сахар в этиловый спирт. Именно таким способом получают все натуральные вина. Не удивительно, что полученный спирт называют «винным».

Химическая формула выглядит так:

C12H22O11 (молекула сахара) + Н20 (вода) = 4 C2H5OН (спирт) + 4 СО2 (углекислый газ) + ТЕПЛО

Реакция происходит при участии дрожжей. Из формулы видно, что в процессе жизнедеятельности дрожжей из молекулы сахара получается спирт, выделяется углекислый газ и тепло.

Расчет выхода спирта из сахара


В химии есть такое понятие, как мольная масса, она пропорциональна молекулярной. Каждый химический элемент имеет свою массу, чтобы ее узнать, достаточно взглянуть на таблицу Менделеева.

Атомные массы присутствующих в формуле элементов:

  • Н – водород – 1;
  • С – углерод – 12;
  • О – кислород – 16.

Заменим в формуле получения спирта буквенные обозначения этими цифрами:

(12х12 + 1х22 + 16х11) + (1х2 + 16х1) = 4х(12х2 + 1х5 + 16х1 + 1х1) + 4х(12х1 + 16х2)

360 = 184 (спирта) + 176 (углекислого газа)

Получается, что со 180 кг сахара выход спирта составит 92 кг. Чтобы узнать, сколько получится спирта с одного кг сахара, нужно поделить: 92/180 = 0.511 кг. Зная плотность спирта (ρ = 0,8кг/л), переведем 0.511 кг в литры. Можете проверить, а можете так поверить, что с 1 кг сахара выход спирта составляет 0.64 литра (0.511/0.8).

Как рассчитать , содержащего сахар?

Брагу ставят не из чистого сахара, а из сырья его содержащего: винограда, яблок, свеклы и др.) Существуют специальные таблицы сахаристости разных продуктов. Так в яблоках сахар составляет 12% от массы. Сахаристость свеклы – 16%. Также существуют таблицы среднего выхода сока из ягод и фруктов. Все эти таблицы можно найти в интернете.

Расчет выхода спирта из яблок:

Из 1 кг яблок получается 0.7 кг сока (табличное значение). При сахаристости 12% (тоже из таблицы) содержание сахара – 0.084 кг (это 12% от 0.7 кг).

Составим пропорцию:

1 кг сахара дает 0.64 л спирта

0.084 кг дает Х л спирта

0.084 х 0.64 / 1 = 0.054 литра – выход спирта из 1 кг яблок.

Выход спирта из крахмалосодержащего сырья

Часто брагу ставят на картошке, пшенице и другом крахмалосодержащем сырье. В технологии производства этанола появляется еще один процесс – осахаривание крахмала. Химически это выглядит так:

(C6H10O5)n (формула крахмала) + nH2O = nC6 H12O6 (глюкоза)

Перед Вами реакция гидролиза крахмала в сахар, а проходит она в присутствии специальных ферментов. Затем начинается сбраживание полученного сахара. Теперь если заменить химические элементы в этой формуле на их молярные массы, то получится, что 1 кг крахмала перерабатывается в 1.11 кг сахара. Содержание крахмала в том или ином сырье легко найти в интернете, а затем можно посчитать выход спирта.

Выход спирта из пшеницы

Пшеница на 60% состоит из крахмала. Выполняем расчет выхода спирта :

Из 1 кг пшеницы 60% крахмала - это 0.6 кг.

Из 1 кг крахмала получается 1.11 кг сахара (см. выше), тогда из 0.6 кг крахмала – 0.666 кг сахара

Из 1 кг сахара получается – 0.64 литра спирта (см. выше), тогда из 0.666 кг сахара – 0.426 литров спирта

Выполнив эту цепочку расчетов, мы выяснили, что выход спирта из 1 кг пшеницы составляет 0.426 литра.

Практический выход спирта из различного сырья

Все вышеизложенное – это теоретический или расчетный выход спирта . На практике его получается на 10-15% меньше.

Причины потери спирта:

  • недоброд - часть сахара не была переработана в спирт и осталась в браге;
  • неправильное брожение, при котором сахар преобразуется не в спирт, а в другие вещества;
  • спирт улетучивается при брожении, перегонке и ректификации.

При какой концентрации сахара выход спирта самый оптимальный?

Спирт – это мощный стерилизатор, убивающий все бактерии и микроорганизмы. Поэтому существует предельная концентрация его в браге, при которой дрожжи начинают гибнуть. Значение этой концентрации – 13%. Вот почему не бывает более крепких вин, есть только крепленые. Чтобы добиться 13%, в исходном сусле должно быть 20.3% сахара.


В диапазоне 10%-13% брожение сильно замедляется. На спиртзаводах время изготовления является важным фактором, влияющим на рентабельность. Поэтому дрожжевой затор содержит только 14% сахара, крепость вин не превышает 9%, зато брожение длится всего 72 часа.

Если в браге больше 20% сахара, то случится недоброд, выход спирта снизится. При концентрации менее 10%, спиртовое брожение перейдет в уксусное. Весь спирт будет потерян. В домашних условиях для оптимального выхода спирта рекомендуется готовить сусло с концентрацией сахара 18%.

Если заметили ошибку, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter
ПОДЕЛИТЬСЯ:
Строительный портал - Двери и ворота. Интерьер. Канализация. Материалы. Мебель. Новости