Выход спирта при брожении

Теоретический и фактический выход спирта

Спиртовое брожение – сложный биохимический процесс, который происходит при каталитическом действии ферментов дрожжевых клеток на глюкозу и фруктозу, другие шестиуглеродистые сахара.

Процесс сопровождается выделением теплоты: она грамм-молекула сахара (180 г) выделяется в окружающею среду 23,5 ккал тепла.

Процесс спиртового брожения характеризуется следующим количественным соотношением основных продуктов:

С6Н12О6→С2Н5ОН + 2СО2 + теплота

1 г 0,6 мл 274 см3 24 ккал

(0,51 г) (0,49 г) (586,6 дж)

Механизм спиртового брожения связан с эндогенной природой бродильных ферментов, то есть с превращением полисахаридов внутри дрожжевых клеток.

Различают главные и вторичные продукты брожения. К главным продуктам относят этиловый спирт и СО2, к вторичным – глицерин, 2,3-бутиленгликоль, ацетальдегид, пировиноградная, лимонная, уксусная кислоты, ацетоин, сложные эфиры, высшие и ароматические спирты.

Вторичные продукты брожения оказывают большое влияние на органолептические свойства вина – букет, вкус, типичность.

Факторы, влияющие на спиртовое брожение. На ход спиртового брожения, выход этилового спирта, выход и соотношение вторичных продуктов влияют многие факторы:

Химические – состав среды, сусла;

Биологические – раса дрожжей, концентрация дрожжевых клеток, их физиологическое состояние;

Физические – содержание взвесей в сусле, температура и давление.

Химические факторы

Дрожжи быстро размножаются в сусле с содержанием сахаров 180…200 г/дм3 и при рН 3,5. Скорость брожения замедляется при рН <3,5 (т. е. в более кислой среде) и при содержании сахаров >200 и <20 г/дм3.

С повышением рН увеличивается интенсивность глицеропировиноградного брожения, при этом выход этилового спирта уменьшается, а выход глицерина, уксусной и янтарной кислот увеличивается.

Биологические факторы

Расы дрожжей бывают сульфитостойкие и кислотовыносливые, холодостойкие и термовыносливые, спиртовыносливые, обладающие высокой или слабой бродильной активностью, спиртообразующей способностью, наконец, янтарогенные и другие приспособлены:

- Ркацители 6, Феодосия 1-19, бордо 20 к низкой температуре сусла и мезги;

- Судак IV-5 к высокой температуре брожения;

- Феодосия 1-19, Судак IV-5, Ужгород 67 хорошо переносят высококислотное сусло;

- сульфитостойкие расы Кахаури 7 , Судак II-9, расы 47-к, 7;

- спиртостойкие расы Бастардо 1965, Киевская, мускат белый;

- работающие под высоким избыточным давлением СО2 и хорошо дображивающие недоброды Ленинградская, киевская, Магарач 17-35;

- склонные давать недоброды Каберне 5, Феодосия 1-19.

В разводке ЧКД должно быть клеток ≈150 млн/см3, из них почкующихся 30-50%, мертвых не более 5%. В сусло вводят не менее 2-4% дрожжевой разводки.

Сейчас в мире вместо ЧКД применяют все шире АСД – активные сухие дрожжи. АСД разводят в небольшом количестве сусла при температуре 37 оС и через 30 минут они готовы для производства. Норма расхода АСД 1…1,5 г/дал сусла. при их применении повышаются экстракт и аромат, снижается летучая кислотность, а главное упрощается само виноделие. Выпускают АСД в виде порошка или гранул в герметической упаковке.

Физические факторы

Температура брожения. Допустимый диапазон температуры брожения – от 10 до 28 оС. При низких температурах процесс неоправданно замедляется, при высоких - сусло, как говорят «сгорает» (большие потери сусла, аромата, спирта, сахаров, начинают работать бактерии).

Рекомендуется для марочных столовых белых и розовых вин 14-20 оС; для шампанских виноматериалов 20-22 оС; для ординарных 22-25 оС.

Меньше летучих кислот образуется при температуре брожения 15-25 оС. Наибольшее количество глицерина образуется при 29-32 оС.

Считается, что брожение с легкой аэрацией при температуре ≈ 15оС приводит к снижению в вине азотистых веществ: общего азота 100 мг/дм3; аминного азота 50 мг/дм3. При высокой температуре без аэрации в вине остается ≈ 200 – 300 мг/дм3 общего азота.

Давление. При давлении СО2 0,1 МПа размножение дрожжей заметно подавляется, а при давлении 0,8 МПа и температуре 15 оС брожение прекращается. Регулируя давление в резервуаре, можно управлять ходом брожения.

Наличие мелкодисперсной фазы (взвеси сусла). мелкодисперсная твердая фаза обладает активной поверхностью абсорбции.

Установлено, что помимо основных продуктов брожения спирта и СО2 из сахаров возникает множество других так называемых вторичных продуктов брожения.

Из 100 г С6Н12О6 образуется:

48,4 г этилового спирта;

46,6 г углекислого газа;

3,3 г глицерина;

0,5 г янтарной кислоты;

1,2 г смеси молочной кислоты, уксусного альдегида, ацетоина и других органических соединений

Выход спирта – Это его объем в декалитрах (дал), получаемый из 1 т сахара (сахарозы или крахмала), содержащегося в сырье.

Теоретический выход спирта рассчитывается используя уравнение получения спирта:

С12Н22О11 + Н2О → С6Н12О6 + С6Н12О6 → 4С2Н5ОН + 4СО2

сахароза вода глюкоза фруктоза этиловый диоксид

спирт углерода

342,2 18,0 180,1 180,1 4∙46,05= 184,2 4∙44=176

Из уравнения видно, что из 342,2 г сахарозы должно быть получено 184,2 г спирта. Из 100 г сахарозы выход спирта должен составить:

Или

53,8 : 0,78927 =68,2 см3

Относительная

Плотность D204

Следовательно, из 1 т сахарозы должно получиться 68,2 дал спирта. аналогично подсчитаем количество спирта, которое должно получиться из 1 т крахмала.

С6Н12О6 + Н2О → С6Н12О6 → 2С2Н5ОН + 2СО2

крахмал вода глюкоза этиловый диоксид

спирт углерода

162,1 18,0 180,1 2∙46,05= 92,1 2∙44=88

Стало быть, из 100 г крахмала должно получиться спирта:

г или см3