Słodzenie brzeczki. Zacier zbożowy na bazie enzymów: scukrzanie na zimno i na gorąco

scukrzanie na gorąco to... Chociaż nie, zacznijmy od czegoś innego. Jeśli kiedykolwiek odwiedziłeś fora lub grupy bimbrowników w mediach społecznościowych. sieci, wówczas 100% często spotykało się ze skrótami GOS i HOS. GOS to scukrzanie na gorąco, a HOS to zimno. Obie metody stosowane są zarówno w destylacji, jak i warzeniu piwa i spełniają te same funkcje.

scukrzanie samo w sobie jest procesem rozkładu skrobi cukry proste. scukrzanie na gorąco przeprowadza się przy użyciu naturalnych enzymów pod wpływem temperatury.

Na czym zatem polega sam proces scukrzania na gorąco?

Będziemy potrzebować słodu! Słód może być zielony lub biały.

Słód zielony to ziarno, które właśnie wyrosło na wymaganą długość. Można go przechowywać dość krótko - do trzy dni. Jeśli wysuszysz płatki, już się okaże biały słód- można go przechowywać znacznie dłużej. Obydwa typy w równym stopniu radzą sobie z procedurą scukrzania na gorąco.

Zaletą scukrzania na gorąco jest to, że zajmuje mało czasu. Uzyskanie cukru zajmuje tylko kilka godzin, a zacier zużywa się znacznie szybciej niż w przypadku COS.

Jednak scukrzanie na gorąco ma również wady:

Ze względu na stosowanie wysokich temperatur istnieje ryzyko spalenia surowców.
W przypadku scukrzania na gorąco należy utrzymywać stałą temperaturę przez kilka godzin, co jest dość trudne w domu.
Gotowa brzeczka może bardzo szybko zakwasić.

Technologia scukrzania słodu na gorąco:

Do płatków lub mąki wlewamy wodę (50-55 stopni), tak aby nie powstały grudki – cały czas mieszamy. Oblicz ilość wody na podstawie proporcji: 4-5 litrów wody na 1 kg surowca.
Pojemnik nie powinien być napełniony więcej niż w 75%.
Podnieś temperaturę do 60 stopni i trzymaj przez 15 minut.
Doprowadzić mieszaninę do wrzenia i gotować przez około dwie godziny, aż będzie gładka.
Ochłodzić powstałą owsiankę do 65-70 stopni i dodać do niej pokruszony słód w proporcji 150 gramów słodu na 1 kg surowca, ciągle mieszając.
Gdy temperatura spadnie do 62-65 stopni, zamknij pojemnik do gotowania pokrywką i owiń go kocem, aby zatrzymać ciepło. Tę temperaturę należy utrzymać przez 2-4 godziny, a pierwszą połowę tego okresu stanowi wymieszanie zawartości pojemnika.
Następnie jak najszybciej wprowadź te surowce do produkcji, aby nie skwaśniały.

W przypadku naruszenia reżimu temperaturowego scukrzanie na gorąco nie powiedzie się lub będzie niekompletne. Po zakończeniu nie zapomnij wykonać testu jodowego.

Drożdże potrzebują cukru do produkcji alkoholu. W zbożach występuje w postaci skrobi – polisacharydu składającego się z łańcuchów cząsteczek glukozy, fruktozy i sacharozy. Drożdże żywią się wyłącznie monosacharydami (jedną cząsteczką), dlatego przed dodaniem zacieru należy podzielić łańcuch molekularny skrobi na poszczególne cząsteczki, w przeciwnym razie nie nastąpi fermentacja.

scukrzanie to proces rozkładu surowców zawierających skrobię (mąki, zbóż, ziemniaków itp.) na cukry proste pod wpływem enzymów naturalnych (ze słodu) lub sztucznych (syntetycznych). Ze względu na charakterystykę temperaturową technologii pierwsza metoda nazywana jest scukrzaniem na gorąco, druga - na zimno.

W większości przypadków surowce zbożowe są tańsze od czystego cukru, więc nawet biorąc pod uwagę niższy plon, wykonanie zacieru ze zbóż jest opłacalne, a smak destylatu zbożowego jest znacznie przyjemniejszy niż destylatu cukrowego. Teoretyczna wydajność absolutnego alkoholu z różne rodzaje uprawy zbóż przedstawiono w tabeli.

Surowy materiał	Alkohol, ml/kg
Pszenica	430
Jęczmień	350
Żyto	360
kukurydza	450
Owies	280
Groszek	240
Proso	380
Ryż	530
fasolki	390
Ziemniak	140
Skrobia	710
Cukier	640

Uwaga! Są to wartości teoretyczne; w domu możliwe są straty alkoholu do 15%.

Sacharyzacja na gorąco słodem

Klasyczna metoda stosowana od wieków. W wilgotnym środowisku ziarno kiełkuje, dzięki czemu aktywowane są niezbędne enzymy, które mogą przetwarzać skrobię. Ziarno kiełkujące do określonego stanu nazywa się słodem i występuje w dwóch rodzajach: zielonym i białym.

Słód zielony służy do scukrzania surowców natychmiast po pojawieniu się kiełków o optymalnej długości, ale jest przechowywany do 3 dni. Jeśli porośnięte ziarno zostanie wysuszone, powstanie słód biały, który można przechowywać znacznie dłużej. Obydwa typy radzą sobie ze swoim zadaniem z równą skutecznością.

Zaletą scukrzania słodem jest to, że uzyskanie cukru zajmuje zaledwie kilka godzin, dzięki czemu zacier działa szybciej niż przy dodatku sztucznych enzymów.

Ale ta metoda ma wiele wad:

potrzebujesz wysokiej temperatury, w której surowce mogą się palić;
wymagane jest utrzymanie stabilnej temperatury (60-72°C) przez kilka godzin, co w domu bywa czasem trudne;
Brzeczka cukrowa ulega szybkiemu zakwaszeniu.

Technologia scukrzania słodu

1. Płatki lub mąkę powoli wsypywać do wody o temperaturze 50-55°C, ciągle mieszając, aby nie powstały grudki. Na 1 kg surowców potrzeba 4-5 litrów wody. Napełnij pojemnik nie więcej niż 75%.

2. Podnieś temperaturę do 60°C i trzymaj przez 15 minut.

3. Doprowadzić mieszaninę do wrzenia. W zależności od surowca gotować 60-120 minut, aż do uzyskania jednolitej papkowatej masy. Mąka gotuje się krócej, płatki gotują się dłużej.

4. Ostudzić owsiankę do 63-70°C, dodać pokruszony słód (150 gramów na 1 kg surowca), ciągle mieszając.

5. Gdy osiągnie 61-65°C, przykryj pojemnik pokrywką i zawiń go dowolną w przystępny sposób utrzymywać ciepło. Utrzymuj określoną temperaturę przez 2-4 godziny. Przez pierwsze 50% przedziału czasu mieszaj co 30 minut.

6. Aby zapobiec kwaśnieniu surowców, należy jak najszybciej obniżyć temperaturę do 25°C, dodać drożdże (zwykle 5 gramów suchych lub 25 gramów prasowanych na 1 kg surowca), zainstalować syfon i pozostawić do fermentacji w ciemnym miejscu temperatura pokojowa. Braga zagra za 2-6 dni.

Podstawą procesu jest kontrola temperatury

Jeśli reżim temperaturowy nie zostanie zachowany, scukrzanie nie nastąpi lub będzie niepełne; ponowne podgrzewanie jest bezużyteczne, ponieważ enzymy stracą aktywność. Proporcje wody, słodu i drożdży są przybliżone; dokładne wartości i odstępy czasu gotowania zależą od receptury i rodzaju surowców.

scukrzanie na zimno enzymami

Słód można zastąpić dwoma enzymami – amylosubtyliną i glukawamoryną. Pierwszy częściowo rozkłada cząsteczki, drugi przetwarza skrobię na cukier. Technologia scukrzania na zimno jest znacznie prostsza i tańsza niż warzenie słodu, a wynik jest w przybliżeniu taki sam. Enzymy wraz z wodą dodaje się po prostu do surowców na etapie przygotowania zacieru. Przekształcenie skrobi w cukier i fermentacja zachodzą niemal jednocześnie.

Korzyści ze scukrzania enzymatycznego:

łatwiejsze dla początkujących gorzelników, którzy nie mają specjalnego sprzętu;
nie wymaga wysokich temperatur i przerw temperaturowych;
niższe koszty pracy związanej z przygotowaniem zacieru.

Wady:

wymaga specjalnych enzymów;
czas fermentacji zacieru wzrasta do 10-20 dni;
Istnieje opinia, że enzymy nie są produktem naturalnym i pozostawiają posmak nawet po kilku destylacjach, dlatego w gorzelniach domowych lepiej trzymać się tradycyjnej metody z użyciem słodu.

Technologia scukrzania na zimno

1. Dodaj surowce (zboża, mąka, skrobia, makaron itp.), woda 30-35°C (3-4 litry na 1 kg surowca), enzymy Amylosubtylina i Glukawamorina (3-5 gramów na 1 kg), drożdże (5 gramów suchych lub 25 prasowanych drożdży piekarskich na 1 kg ).

Pojemnik nie powinien być napełniony więcej niż 70%; możliwe jest aktywne pienienie.

2. Wymieszaj, zamknij uszczelką wodną i przenieś do ciemnego miejsca o temperaturze 20-28°C.

3. Fermentacja rozpocznie się za 1-5 godzin, pierwsze kilka dni będzie aktywne, następnie intensywność spadnie. Czas fermentacji wynosi 7-25 dni. Jeśli na powierzchni pojawi się cienki film, oznacza to kwaśność; zacier należy pilnie destylować.

4. Gotowy zacier usunąć z osadu i destylować. Rozjaśnianie bentonitem jest nieskuteczne.

W zależności od przepisu do zacieru można dodać inne składniki: antybiotyki zapobiegające kwaśnieniu, żerowanie drożdży przyspieszona fermentacja, kwas stabilizujący kwasowość brzeczki i środek przeciwpieniący. Proporcje Amylosubtyliny i Glukawamoriny zależą od aktywności enzymów i są wskazane na opakowaniu przez producenta.

Możesz samodzielnie przeprowadzić scukrzanie słodem. Jest to proces rozkładu ziemniaków, zbóż lub mąki i innych surowców zawierających skrobię pod wpływem naturalnych enzymów. Czasami używany sztuczne składniki, co wymaga mniejszego wysiłku. Wybór metody scukrzania jest ustalany każdorazowo indywidualnie.

Dlaczego proces scukrzania jest konieczny?

Do produkcji alkoholu konieczne jest scukrzanie na zimno lub na gorąco. Same drożdże nie wystarczą. Ważna jest obecność cukru. Występuje w zbożach w postaci skrobi. Jest to polisacharyd zawierający sacharozę, fruktozę i glukozę. Ponieważ do żywienia drożdży potrzebne są tylko monosacharydy, łańcuch skrobi musi zostać rozbity na cząsteczki przed nałożeniem. Jeśli nie zostanie to zrobione, fermentacja nie będzie działać.

Braga przy użyciu naturalnych enzymów wytwarzana jest metodą na gorąco. A jeśli stosuje się enzymy syntetyczne, stosuje się scukrzanie na zimno.

Dobór składników i proporcji

Do scukrzania na gorąco należy przyjmować 4-5 litrów wody na 1 kg mąki, zbóż lub innych surowców. Słód należy rozdrobnić i dodać w ilości 150 gramów na 1 kg surowca.

Aby przeprowadzić scukrzanie na zimno, należy pobrać 4 litry wody na 1 kg surowca. Enzymy są wymagane w ilości 5 g na 1 kg surowców. Na 1 kg surowca potrzebne będzie 25 g drożdży prasowanych lub 5 g drożdży suchych, niezależnie od tego, czy konieczne jest scukrzanie mąki, skrobi czy jakichkolwiek zbóż.

Niektóre przepisy wymagają dodania innych składników do zacieru:

antybiotyki mające na celu zapobieganie zakwaszeniu;
dokarmianie drożdży w celu przyspieszenia procesu fermentacji;
kwas, który stabilizuje kwasowość brzeczki;
środek przeciwpieniący.

Obróbka na zimno

W przypadku słodu nie przeprowadza się scukrzania na zimno enzymami. Naturalny składnik zastępuje się syntetycznymi analogami. Glukawamorina przetwarza skrobię na cukier, a amylosubtylina zapewnia częściowy rozkład cząsteczek.

Technologia jest tańsza, łatwiejsza w porównaniu do warzenia słodu, a efekt nie różni się zbytnio. Podczas produkcji zacieru do surowców dodaje się enzymy z wodą. Skrobia przekształca się w cukier mniej więcej w tym samym czasie, gdy zachodzi proces fermentacji.

Zacier zbożowy stosowanie enzymów - scukrzanie na zimno - rozwiązanie dla tych, którzy dopiero zaczynają wytwarzać alkohol w domu i nie mają specjalnego sprzętu.

Obróbka na zimno nie wymaga wysokich temperatur i przerw. Jednocześnie zacier przygotowuje się łatwiej i szybciej.

Wady tej technologii obejmują:

potrzeba zakupu enzymów;
znaczenie wydłużenia czasu fermentacji do 10-20 dni;
nienaturalność enzymów, dlatego po kilku destylacjach może pozostać posmak.

Obróbka na zimno odbywa się przy użyciu następującej technologii:

Do pojemnika przeznaczonego do procesu fermentacji dodać mąkę, skrobię, makaron lub płatki zbożowe, dodać wodę o temperaturze 35°C, dodać enzymy i dodać drożdże. Aby zapobiec zwiększonemu pienieniu, pojemnik nie jest napełniany więcej niż 70%.
Mieszankę zamyka się uszczelnieniem wodnym i umieszcza w ciemności, w miejscu o temperaturze nie wyższej niż 28°C.
Proces fermentacji rozpoczyna się po 1 lub 5 godzinach. Przez pierwsze 2 dni fermentacja jest aktywna, następnie intensywność jest mniejsza. Proces trwa tydzień lub 25 dni.
Warto zadbać o to, aby na powierzchni mieszanki nie utworzył się cienki film. Oznacza to, że rozpoczął się proces zakwaszania. W takim przypadku zacier jest pilnie destylowany.
Gotowy zacier usuwa się z osadu i destyluje.

Obróbka na gorąco

scukrzanie na gorąco tradycyjny sposób. Ziarno kiełkuje w wilgotnych warunkach, co uruchamia proces aktywacji niezbędnych enzymów potrzebnych do przetworzenia skrobi. Ziarno, które wyrosło do odpowiedniego stanu, nazywa się słodem. Może mieć 2 odmiany: jasną i zieloną.

Słód zielony stosuje się do scukrzania surowców, gdy pojawią się kiełki o średnicy 3 cm. Produkt przechowuje się nie dłużej niż 3 dni. Jeśli suszysz zboże, które wykiełkowało, będzie to już jasny słód. To trwa dłużej. Obydwa rodzaje słodu są dość skuteczne.

Wady technologii:

wymagana jest temperatura, w której istnieje ryzyko spalenia surowca;
ważne jest zapewnienie temperatury do 72°C na kilka godzin, co nie zawsze jest łatwe do wytworzenia w domu;
Brzeczka cukrowa może szybko zakwasić.

scukrzanie na gorąco słodem przeprowadza się przy użyciu następującej technologii:

Mąkę lub płatki zbożowe zalewa się wodą o temperaturze do 50°C. Konieczne jest mieszanie surowców, aby uniknąć grudek. Na 1 kg surowców weź 5 litrów wody. Naczynia powinny być wypełnione do 75% i nie więcej niż ta objętość.
Temperaturę podnosi się do 60°C i utrzymuje w tym stanie przez 15 minut.
Mieszankę doprowadza się do wrzenia i gotuje przez 1 lub 2 godziny, w zależności od przepisu. Zboża należy gotować dłużej niż mąkę. Powinniśmy otrzymać masę przypominającą owsiankę o jednolitej konsystencji.
Kompozycję schładza się do 63°C, do mieszaniny dodaje się słód i kontynuuje mieszanie. Na 1 kg surowca potrzeba 150 g kruszonego słodu.
Gdy mieszanina osiągnie temperaturę 65°C, przykrywa się ją i zawija, aby zapewnić ciepło przez 4 godziny. Mieszankę należy mieszać co 30 minut przez połowę określonego czasu.
Aby zapobiec zakwaszeniu, należy obniżyć temperaturę do 25°C. Następnie na 1 kg surowca dodać 5 g suchych lub 25 g drożdży prasowanych. Następnie instalują uszczelkę wodną i wysyłają ją do fermentacji w ciemnym miejscu na okres od 2 do 6 dni.

Jeśli nie zastosujesz się wymagane temperatury, wówczas scukrzanie nie zadziała lub będzie niewystarczające. Dodatkowe ogrzewanie nie da pożądanego efektu, ponieważ enzymy nie będą już aktywne.

Proces scukrzania słodem to tylko krok w kierunku wyprodukowania alkoholu w domu. Używanie naturalnych składników i obróbka na gorąco wiąże się z ryzykiem niepotrzebnych kłopotów. Ale jeśli wybierzesz odpowiednie składniki, utrzymasz warunki temperaturowe i poświęcisz czas na destylację napoju alkoholowego, wynik będzie doskonały.

PRODUKCJA ETANOLU

Światowy rynek etanolu to około 4 miliardy dal (decylitrów alkoholu absolutnego) rocznie. Liderami w produkcji etanolu są USA, Brazylia i Chiny. W USA istnieje 97 zakładów produkujących etanol z kukurydzy (w budowie jest 35 kolejnych) o łącznej mocy 1,5 miliarda dekalitrów rocznie.

Główne obszary wykorzystania etanolu w praktyce światowej:

− 60% – dodatek do paliwa silnikowego;

− 25% − przemysł chemiczny;

− 15% − przemysł spożywczy(jego udział maleje).

Paliwo samochodowe na bazie etanolu zawiera 10% etanolu (paliwo E-10) lub 85% etanolu (E 85). Przy cenie ropy wynoszącej 60–70 dolarów za baryłkę bioetanol staje się paliwem konkurencyjnym. Wprowadzenie etanolu do benzyny pozwala na wyeliminowanie dodatku tetraetyloołowiu do paliwa, co skutkuje zmniejszeniem toksyczności spalin i zużycia paliwa.

W USA prowadzone są na szeroką skalę badania nad produkcją bioetanolu z odnawialnych surowców roślinnych (z łodyg kukurydzy, trzciny cukrowej itp.)

W warunkach przemysłowych etanol produkowany jest poprzez uwodnienie etylenu w obecności katalizatora (H 3 PO 4 na żelu krzemionkowym), z hydrolizatów surowców roślinnych (drewno, łodygi kukurydzy, trzcina trzcinowa) oraz z surowców zawierających skrobię surowce (pszenica, żyto, pszenżyto, ziemniaki), melasa, serwatka mleczna, topinambur. Średnia wydajność 95,5% alkohol etylowy z 1 tony różnego rodzaju surowców przedstawiono w tabeli 2.1.

Tabela 2.1

Uzysk etanolu z różnych surowców

Koniec tabeli 2.1

W gorzelniach Republiki Białorusi (działa około 70 gorzelni o łącznej mocy ponad 9 mln dekalitrów rocznie) do produkcji etanolu wykorzystywane są surowce zawierające skrobię, głównie ziarna zbóż. Zawartość skrobi w różne rodzaje zawartość ziaren (w %): pszenica – 48–57; żyto – 46–53; jęczmień – 43–55; owies – 34–40; proso – 42–60; kukurydza – 61–70. Ziarno zawiera także (średnio) cukier ~ 3%; włókno ~ 6%; pentozany i substancje pektynowe~9%; substancje azotowe (białkowe) ~ 11%, tłuszcze ~ 3%.

Producenci etanolu

W syntezie mikrobiologicznej klasycznymi producentami etanolu są drożdże - Saccharomycetes i Schizosaccharomycetes. Najczęściej stosuje się drożdże Saccharomyces cerevisiae,Saccharomyces vini,Schizosaccharomyces pombe.

Saccharomycetes mają okrągłe komórki o wielkości 10-15 mikronów i rozmnażają się poprzez pączkowanie. Schizosaccharomycetes mają duże komórki w kształcie pręcików o średnicy 4-5 mikronów i długości 18-20 mikronów, rozmnażają się przez podział. Obydwa drożdże dobrze fermentują glukozę, mannozę, fruktozę, sacharozę i maltozę, trudniej fermentują galaktozę i nie fermentują cukrów pentozowych (ksylozy, arabinozy).

Teoretyczna wydajność etanolu ze 100 kg sfermentowanej glukozy wynosi 51,14 kg, czyli 64,80 l (przy wytworzeniu 48,86 kg CO2). W praktyce wydajność alkoholu wynosi 82-92% wydajności teoretycznej ze względu na zużycie części substratu do rozmnażania i wzrostu drożdży oraz tworzenie się produktów ubocznych.

Syntezę etanolu w komórce drożdży przeprowadza się według następującego schematu:

Produktami ubocznymi fermentacji alkoholowej są gliceryna, wyższe alkohole (fuzelowe), kwasy organiczne (octowy, pirogronowy, mlekowy, bursztynowy) i aldehydy. Podczas fermentacji alkoholowej cukier (glukoza) jest zużywany na tworzenie różnych substancji w następujących ilościach: etanol - 46-47%, dwutlenek węgla - 44-46%, biomasa drożdży - 1,8-4,0%, glicerol - 3-4% , wyższe alkohole - 0,3-0,7%, kwasy organiczne - 0,2-1,0%, aldehydy - 0,1-0,2%. Kiedy drożdże są wielokrotnie przywracane do fermentacji, zużycie cukru do tworzenia biomasy zmniejsza się, a intensywność fermentacji nawet nieznacznie wzrasta.

Powstawanie glicerolu podczas fermentacji alkoholowej tłumaczy się faktem, że w okresie indukcji (przed utworzeniem aldehydu octowego) zachodzi reakcja dysmutacji pomiędzy dwiema cząsteczkami aldehydu fosfoglicerynowego pod działaniem enzymu mutazy aldehydowej z udziałem cząsteczki wody. W tym przypadku jedna cząsteczka aldehydu fosfoglicerynowego ulega redukcji do fosfoglicerolu, a druga jest utleniana do kwasu 3-fosfoglicerynowego. Fosfoglicerol nie bierze udziału w dalszych reakcjach i po usunięciu kwasu fosforowego stanowi produkt uboczny fermentacji alkoholowej. Kwas 3-fosfoglicerynowy ulega przemianom na szlaku EMT z utworzeniem aldehydu octowego. Po pojawieniu się aldehydu octowego rozpoczyna się stacjonarny okres fermentacji, podczas którego utlenianie aldehydu fosfoglicerynowego do kwasu fosfoglicerynowego przebiega w sposób bardziej złożony, z dodatkiem nieorganicznego fosforanu (szlak EMP). W związku z tym, wraz z etanolem, podczas fermentacji zawsze powstaje pewna ilość gliceryny.

Kiedy aldehyd octowy wiąże się z wodorosiarczynem, proces fermentacji ukierunkowany jest na utworzenie glicerolu:

C 6 H 12 O 6 ® CH 3 CHO + CO 2 + CH 2OH-CHON-CH 2OH.

W środowisku zasadowym cząsteczka aldehydu octowego wchodzi w reakcję redoks z drugą cząsteczką, tworząc etanol i kwas octowy. Jednocześnie gromadzi się glicerol. Cały proces wyraża się następującym równaniem:

2C 6 H 12 O 6 + H 2 O ® 2CH 2 OH-CHON-CH 2 OH + C 2 H 5 OH + CH 3 COOH + 2CO 2.

Techniki te stosuje się do przemysłowej produkcji gliceryny.

Wyższe alkohole powstają z aminokwasów (w mniejszym stopniu z ketokwasów) zawartych w pożywce fermentacyjnej w wyniku kolejnych reakcji deaminacji aminokwasów, dekarboksylacji powstałych ketokwasów i redukcji aldehydów.

Z wyższych alkoholi obecnych w zacierze: propylowy (powstaje z treoniny), izobutylowy (z waliny), amylowy (z izoleucyny) i izoamylowy (z leucyny).

Obecnie trwają intensywne poszukiwania nietradycyjnych mikroorganizmów wytwarzających etanol, zdolnych do fermentacji szerokiej gamy substratów, charakteryzujących się wysoką produktywnością etanolu, charakteryzujących się zwiększoną odpornością na etanol i wysoka temperatura. Interesujące są bakterie syntetyzujące etanol. Na przykład bakterie Zymomonas mobilis Różnią się od drożdży intensywnym metabolizmem: mają wysoką właściwą szybkość przemiany glukozy w etanol, zapewniają wyższą wydajność etanolu (do 95% teoretycznie możliwego) i są bardziej tolerancyjne na alkohol. Ale te bakterie są wrażliwe na obecność pożywki inhibitory (furfural, fenole) i wymagają prowadzenia procesu fermentacji w warunkach aseptycznych.

Bakterie termofilne Clostridium termocellum(optymalna temperatura wzrostu 68°C) są w stanie bezpośrednio przekształcić celulozę z surowców roślinnych w etanol, ale surowce muszą być wolne od ligniny. Nie udało się dotychczas uzyskać wysokiego uzysku alkoholu poprzez bezpośrednią konwersję surowców roślinnych.

Szczepy drożdży zdolne do fermentacji cukrów pentozowych ( Pachysolen tannophilus, Pichia stipitis, Candida shehata). Wydajność etanolu podczas fermentacji 100 kg ksylozy sięga 35-47 litrów.

W praktyce krajowej do produkcji etanolu z surowców zawierających skrobię wykorzystuje się drożdże Saccharomyces cerevisiae mający optymalna temperatura fermentacja 29–30°C.

Enzymatyczne scukrzanie skrobia

Tradycyjni producenci etanolu nie są w stanie rozkładać polisacharydów, dlatego przy produkcji brzeczki surowce zawierające skrobię należy zagotować i scukrić. Skrobia większości roślin zawiera 20-25% amylozy i 80-75% amylopektyny. W komórkach roślinnych skrobia występuje w postaci ziaren (granulek), których wielkość waha się od 1 do 120 mikronów ( skrobia ziemniaczana ma granulki o wielkości 40-50 mikronów, ziarna skrobi - 10-15 mikronów). Skrobia, amyloza i amylopektyna są nierozpuszczalne w zimna woda, alkohol, eter. Amyloza jest łatwo rozpuszczalna w ciepła woda, amylopektyna - po podgrzaniu pod ciśnieniem. Sieciowa struktura cząsteczek amylopektyny powoduje pęcznienie ziaren skrobi bez ich rozpuszczania (wiązania wtórne ulegają osłabieniu w wyniku hydratacji). W określonej temperaturze granulki rozluźniają się, wiązania pomiędzy poszczególnymi elementami konstrukcyjnymi zostają zerwane, a integralność granulatu zostaje zakłócona. Jednocześnie lepkość roztworu gwałtownie wzrasta - następuje żelatynizacja skrobi. Pasta charakteryzuje się losowym rozmieszczeniem cząsteczek i utratą struktury krystalicznej. W temperaturze 120-130°C pasta staje się łatwo mobilna. Najbardziej całkowite rozpuszczenie amylopektyny następuje w skrobia pszenna w temperaturze 136–141°C, dla ziemniaków – w temperaturze 132°C.

Skrobia rozpuszczona podczas gotowania zbóż lub ziemniaków jest hydrolizowana (scukrzona) przez enzymy amylolityczne słód zbożowy lub kultury mikroorganizmów, głównie grzybów nitkowatych i bakterii. Spośród surowców roślinnych najbogatszym w enzymy amylolityczne jest kiełkowane ziarno zbóż, zwane słodem. Obecnie w przemyśle alkoholowym szeroko stosuje się preparaty enzymatyczne na bazie kultur grzybów strzępkowych (lub bakterii z rodzaju Bakcyl), które mają szereg zalet w porównaniu do słodu. Kultury grzybów nitkowatych hoduje się na otrębach pszennych lub mąka kukurydziana natomiast do otrzymania słodu potrzebne jest wysokiej jakości ziarno. Wraz ze słodem do brzeczki wprowadzane są obce mikroorganizmy w dużych ilościach, co negatywnie wpływa na uzysk etanolu. Głębokie kultury grzybów uprawiane są w sterylnych warunkach, nie zanieczyszczają brzeczki obcymi mikroorganizmami. Uprawa powierzchniowej kultury grzybów odbywa się znacznie szybciej (1,5-2,0 dni) niż kiełkowanie ziaren (9-10 dni). Grzyby tworzą kompleks enzymów, które głębiej hydrolizują skrobię, a także rozkładają hemicelulozy na monosacharydy, co zwiększa uzysk etanolu z surowców.

W procesie scukrzania surowców zawierających skrobię biorą udział różne enzymy. Największe znaczenie produkcyjne mają amylazy. α- i β-amylazy katalizują rozszczepienie jedynie wiązań α-1,4-glukozydowych. Pod wpływem α-amylaz wiązania rozrywają się losowo, ale głównie w obrębie łańcuchów. W rezultacie powstają głównie dekstryny, a nie duża liczba maltoza i oligosacharydy. Ze względu na charakter działania α-amylazę nazywa się amylazą endogenną lub dekstrynogenną.

Działanie β-amylazy jest skierowane na końcowe (zewnętrzne) wiązania skrobi i kolejno, zaczynając od nieredukujących końców łańcuchów, odszczepiane są dwie reszty glukozy (maltoza). β-amylaza nie może ominąć miejsc rozgałęzień w makrocząsteczce skrobi, dlatego hydroliza zatrzymuje się na przedostatnim wiązaniu α-1,4-glukozydowym, a podczas hydrolizy amylopektyny pozostają dekstryny o dużej masie cząsteczkowej. Amyloza jest prawie całkowicie przekształcana przez β-amylazę w maltozę, amylopektynę - tylko w 50–55%.

W wyniku połączonego działania α- i β-amylaz powstaje mieszanina sacharydów złożona z maltozy, niewielkiej ilości glukozy i dekstryn o niskiej masie cząsteczkowej, w której wszystkie wiązania α-1,6-glukozydowe skrobi są skoncentrowane.

Bakteriom i grzybom mikroskopowym brakuje β-amylazy, ale zawierają aktywną α-amylazę, która różni się składem aminokwasów w białku i swoistością działania. W szczególności, gdy są katalizowane przez α-amylazę mikroskopijnych grzybów, powstają duże ilości glukozy i maltozy. Wśród amylaz bakteryjnych wyróżnia się zarówno sacharogenne, jak i dekstrynogenne. Te pierwsze hydrolizują skrobię o 60% i więcej, drugie o 30–40%. α-Amylazy pochodzenia mikrobiologicznego, podobnie jak α- i β-amylazy słodu, nie atakują wiązań α-1,6-glukozydowych.

Grzyby mikroskopijne zawierają glukoamylazę, która katalizuje rozszczepienie wiązań α-1,4 i α-1,6-glukozydowych w skrobi. Podczas katalizy przez ten enzym reszty glukozy są kolejno odcinane od nieredukujących końców amylozy i amylopektyny. Cząsteczka wody przyłącza się w miejscu zerwania wiązań, zatem teoretyczna wydajność glukozy w procesie hydrolizy wynosi 111,11% wagowych skrobi.

Istnieją trzy możliwe sposoby oddziaływania enzymu z substratem (zawierającym dużą liczbę łańcuchów): wielołańcuchowy, jednołańcuchowy i kombinowany.

Według metody wielołańcuchowej cząsteczka enzymu losowo atakuje jeden z łańcuchów polisacharydowych, odrywając od niego łącze, a następnie losowo atakuje także kolejne łańcuchy, w tym ewentualnie ten zaatakowany wcześniej. Zatem podczas istnienia kompleksu enzym-substrat zachodzi tylko jeden akt katalityczny.

W metodzie jednołańcuchowej cząsteczka enzymu atakując jeden z łańcuchów polisacharydowych w losowej kolejności, sekwencyjnie odcina od niego ogniwa, aż do całkowitego rozerwania łańcucha. Podczas istnienia kompleksu enzym-substrat wszystkie wiązania dostępne dla enzymu ulegają hydrolizie.

Metoda łączona lub metoda wielokrotnego ataku polega na tym, że podczas istnienia kompleksu enzym-substrat hydrolizuje się kilka wiązań. W tym przypadku po rozszczepieniu jednego ogniwa enzym nie jest odpychany, ale zostaje zatrzymany. Atak następuje przy użyciu naprzemiennych metod jedno- i wielołańcuchowych.

Badania wykazały, że α- i β-amylazy przeprowadzają hydrolizę metodą wielokrotnego ataku (metoda wielołańcuchowa jest charakterystyczna dla α-amylazy bakteryjnej).

W gorzelniach krajowych surowy (niesuszony) słód wykorzystuje się do scukrzania surowca skrobiowego w postaci mleko słodowe, preparaty enzymatyczne (glukawamoryna, amyloryzyna, amylosubtylina) o różnym stopniu aktywności lub mieszanina mleka słodowego i preparatu enzymatycznego.

Technologia produkcji słodu obejmuje następujące główne procesy: namaczanie surowców do uzyskania wilgotności 38–40%; kiełkowanie ziarna przez 10 dni w słodowni pneumatycznej w warstwie o grubości 0,5–0,8 m; mielenie słodu w kruszarkach tarczowych lub młotkowych; dezynfekcja słodu formaldehydem lub roztworem wybielacza i przygotowanie mleka słodowego. Mleko słodowe otrzymuje się przez zmieszanie pokruszonego słodu z wodą (4–5 litrów wody na 1 kg słodu).

Słód wytwarzany z różnych ziaren zbóż zawiera różne ilości każdego enzymu amylolitycznego. Na przykład słód jęczmienny ma wysoką aktywność α- i β-amylolityczną, a słód jaglany ma silną aktywność dekstrynolityczną. Najczęściej przygotowywana jest mieszanka trzech rodzajów słodu: jęczmiennego (50%), jaglanego (25%) i owsianego (25%). Zabrania się wykorzystywania słodu z jednej uprawy do produkcji alkoholu z tej samej uprawy.

W zacierze zachodzi reakcja chemiczna: drożdże przetwarzają cukier i zamieniają go w alkohol. Alternatywą dla cukru jest skrobia, która występuje w mące i zbożach (pszenica, jęczmień, owies). Ale drożdże nie mogą po prostu przetworzyć skrobi, dlatego należy ją wstępnie przetworzyć i rozbić na monosacharydy. Proces ten nazywa się scukrzanie.

Bardziej opłacalne jest stosowanie zbóż jako alternatywy dla cukru. Oprócz zbożowy bimber ma wyższą jakość i przyjemny smak. Z tego powodu ludzie szukają sposobu na rozbicie skrobi zawartej w ziarnach i wytworzenie z niej alkoholu. Możesz to zrobić na dwa sposoby: enzymy słodowe (gorące) I sztuczne enzymy (zimne).

Jako surowce nadają się wszelkie produkty zawierające skrobię - zboża, ziarna, skrobia itp.

To podejście jest klasyczne w warzeniu bimbru, stosowane od setek lat. Wykonanie go w domu jest dość trudne, jeśli nie ma specjalnego sprzętu do utrzymania określonej temperatury. Jednak końcowy destylat jest niesamowity.

Technologia scukrzania na gorąco jest następująca:

Konsystencja zacieru po scukrzaniu słodu

Podgrzej duży pojemnik z 5 litrami wody do temperatury 55 stopni.
Energicznie mieszając wsypać 1 kilogram mąki lub ziarna.
Podnieś temperaturę do 60 stopni i pozostaw na 15 minut.
Doprowadzić do wrzenia i gotować przez 1–2 godziny, aż masa będzie gładka. Mąkę gotuje się około 75 minut, a ziarno około 115.
Ostudzić owsiankę do 67–68 stopni i dodać 150 gramów mielonego słodu.
Obniż temperaturę do 62 stopni, utrzymuj przez 3 godziny i od czasu do czasu mieszaj.
Szybko ostudź do 25 stopni (pojemnik możesz umieścić w łaźni lodowej), dodaj 5 gramów suszu drożdże alkoholowe, załóż uszczelkę wodną i umieść ją w ciemnym miejscu o temperaturze około 20–26 stopni na 3–4 dni.
Gdy zacier przestanie bulgotać i pojawi się osad, należy go usunąć z osadu i przesączyć przez gazę.
Przeprowadzamy pierwszą destylację.
Jeśli z jakiegoś powodu wynik nie podoba Ci się, poddaj destylat ponownej destylacji, oddzielając frakcje „głowa”, „treść” i „resztki”.
Spróbujmy i cieszmy się cudownym bimberem!

Aby nie kiełkować ziaren w domu, można kupić gotowy słód w specjalistycznym sklepie w cenie do 50 rubli za kilogram. Uderzy to trochę w twoją kieszeń, ale uratuje kilka dni twojego życia.

Bardzo przydatny film nagrany przez profesjonalnych bimbrowników Antonich i Aleksiej Podolak. Szczegółowo opisano technologię wytwarzania bimbru ze skrobi. mąka żytnia przy użyciu słodu. Polecamy zajrzeć każdemu, kto planuje z niego skorzystać. gorący sposób scukrzanie.

scukrzanie na zimno sztucznymi enzymami (amylosubtylina i glukawamorina)

Zdecydowanie prostsza metoda, idealna dla początkujących bimberów. Z warunki temperaturowe Praktycznie nie ma tu potrzeby pracy, chociaż okres fermentacji jest kilkakrotnie opóźniany.

Enzymy, które pomagają nam rozkładać skrobię to: amylosubtylina I glukawamoryna. W wyspecjalizowanych sklepach sprzedawane są za około 150 rubli za 100 gramów. Na 1 kg surowców bierzemy 3–5 gramów.

Enzymy A i D

W naczyniu fermentacyjnym wymieszaj następujące składniki: 1 kg surowców (mąka, ziarno), 4 litry wody o temperaturze 30 stopni, wyżej opisane enzymy A i D po 3–5 gramów każdy oraz 5 gramów drożdży alkoholowych.
Instalujemy uszczelkę wodną i umieszczamy pojemnik w ciemnym miejscu o temperaturze 20–26 stopni.
Fermentacja trwa 1–3 tygodnie, a przez pierwsze 2–3 dni proces jest bardzo intensywny. Lepiej trochę niedoświetlić zacier, niż go zakwasić, więc skup się na osadzie i bulgotaniu.
Odcedzamy gotowy zacier z osadu, filtrujemy przez gazę i wysyłamy do destylacji.
W razie potrzeby destylujemy go drugi raz, dzieląc na frakcje, ale wydajność będzie wtedy mniejsza niż po 1 destylacji.

To podejście zostało opisane w filmie na Youtube Alkofan 1984. Autor szczegółowo opisuje technologię zacierania zacieru, a także sprzęt do pracy. Polecamy osobom, które będą przeprowadzać scukrzanie na zimno po raz pierwszy.

Spodobał Ci się artykuł? Udostępnij to

Wydrukuj ten artykuł