Если вы когда-либо наслаждались бокалом Шардоне или шампанского , пришло время поднять бокал за химический процесс, известный как спиртовое брожение. Без него ваше любимое вино не смогло бы вас порадовать. Вы бы пили простой виноградный сок.
Как это происходит? Главные герои этой истории — дрожжи и сахар, без которых не было бы алкоголя.
Что такое спиртовое брожение?
Спиртовое брожение – это химический процесс, в результате которого образуется спирт. По сути, все сводится к тому, что дрожжи едят сахар, который является отправной точкой для всего, от пива и вина до саке и сидра. Даже крепкие напитки начинаются с простого спиртового брожения. Затем напиток проходит через другой процесс, называемый дистилляцией, чтобы стать спиртом, но это совсем другая история.
Что такое дрожжи?
Дрожжи — это крошечные одноклеточные организмы.
Существуют сотни штаммов коммерческих дрожжей, и любой, кто делает пиво, вино или сидр, очень внимательно относится к тем, которые он использует. Различные коммерческие дрожжи могут давать разные вкусы. Например, если вы хотите приготовить крепкий яблочный сидр с нотками яблоневого цвета и сухого сена, вы можете выбрать штамм дрожжей, известный тем, что создает эти ароматы.
Пиво, вино, шампанское, водка…
Как дрожжи вызывают спиртовое брожение?
Как дрожжи вызывают спиртовое брожение?
Дрожжи превращают сахар в спирт, а в процессе высвобождают углекислый газ и тепло, что повышает температуру ферментирующегося винограда с 15°С до 30°С. Дрожжи будут поедать сахар до тех пор, пока он полностью не исчезнет или пока уровень алкоголя не достигнет 16%. Выше этого уровня спирт убьет дрожжи и не даст им больше преобразовывать сахара.
Многие виноградари собирают виноград ночью или рано утром, чтобы ягоды не стали настолько теплыми, что они начали бродить сами по себе. По этой же причине обычно рекомендуется хранить пиво, вино и сидр в прохладных, сухих местах, защищенных от солнечного света. Если бутылка нагреется, всегда есть шанс, что дрожжи внутри нагреются и начнут поедать содержащиеся в ней сахара, что повысит крепость напитка и потенциально изменит его вкус.
Однако в вина и сидр естественного брожения коммерческие дрожжи не добавляются. Это потому, что натуральные штаммы дрожжей окружают нас повсюду — в воздухе, снаружи на винограде и яблоках и внутри винодельни. Производители натурального вина и сидра отжимают свои плоды, а затем позволяют естественным дрожжам, которые существуют вокруг, работать.
Откуда берется сахар, используемый при брожении?
Виноградный и яблочный сок заметно сладкие, но даже в рисе и зернах есть сахаристые крахмалы, которые дрожжи могут преобразовать в спирт. Зерна для пива кипятят в воде, чтобы сначала высвободить сахара, в результате чего образуется крахмалистая жидкость, называемая суслом.
Каковы побочные продукты спиртового брожения?
Каковы побочные продукты спиртового брожения?
Но есть и другие побочные продукты. Когда сахар сбраживается в спирт, выделяется много тепла. Пять тонн ферментированного винограда, например, производят довольно много тепла. Как упоминалось ранее, дрожжи могут нагреться до такой степени, что они погибнут, что может сжечь все прекрасные ароматы в вине.
Брожение алкоголя | Спиртовое брожение #20
Последним основным побочным продуктом брожения является углекислый газ. Если у вас будет возможность пойти на винодельню и стать свидетелем фазы брожения, вы заметите, что сок при брожении немного пузырится. Это происходит благодаря выделению углекислого газа, который также придает шампанскому и игристым винам их шипучесть. Игристые вина самого высокого качества подвергаются вторичному брожению внутри бутылки, что еще больше способствует образованию пузырьков углекислого газа.
Вкус во многом определяется тем, что происходит во время ферментации. Вы можете получить больше нот садовых фруктов, которые вы также увидите в Шардоне и Совиньон Блан . В Шампани вы, вероятно, получите больше бриошей, свежеиспеченного хлеба, сливочного масла.
Ферментация?
Если вы хотите, вот химическое уравнение ферментации:
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
Для всех нас, людей, далеких от науки, эта формула по сути описывает, что происходит, когда дрожжевая клетка съедает молекулу сахара, превращая ее, таким образом, в спирт и углекислый газ.
Спиртовое брожение очень важно для напитков, которые мы знаем и любим. Без него не было бы ни утонченных Пино Нуар , ни хрустящих Рислингов , ни мягких Совиньон Блан. Никаких хмелевых IPA или дымных виски.
Источник: dzen.ru
Спиртовое брожение – магия превращения сахара в этиловый спирт
Спиртовое брожение лежит в основе приготовления любого алкогольного напитка. Это самый простой и доступный способ получить этиловый спирт. Второй метод – гидратация этилена, является синтетическим, применяется редко и только в производстве водки. Мы рассмотрим особенности и условия брожения, чтобы лучше понять, как сахар превращается спирт. С практической точки эти знания помогут создать оптимальную среду для дрожжей – правильно поставить брагу, вино или пиво.
Спиртовое брожение – это процесс превращения дрожжами глюкозы в этиловый спирт и углекислый газ в анаэробной (бескислородной) среде. Уравнение следующее: C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2. В результате одна молекула глюкозы превращается в 2 молекулы этилового спирта и 2 молекулы углекислого газа.
При этом происходит выделение энергии, что приводит к незначительному повышению температуры среды. Также в процессе брожения образуются сивушные масла: бутиловый, амиловый, изоамиловый, изобутиловый и другие спирты, которые являются побочными продуктами обмена аминокислот.
Во многом сивушные масла формируют аромат и вкус напитка, но большинство из них вредны для человеческого организма, поэтому производители стараются очистить спиртное от вредных сивушных масел, но оставить полезные. Дрожжи – это одноклеточные грибы шарообразной формы (около 1500 видов), активно развивающиеся в жидкой или полужидкой среде богатой сахарами: на поверхности плодов и листьев, в нектаре цветов, мертвой фитомассе и даже почве.
Это одни из самых первых организмов, «прирученных» человеком, в основном дрожжи используются для выпечки хлеба и приготовления спиртных напитков. Археологами установлено, что древние египтяне за 6000 лет до н. э. научились делать пиво, а к 1200 году до н. э. освоили выпечку дрожжевого хлеба.
Научное исследование природы брожения началось в XIX веке, первыми химическую формулу предложили Ж. Гей-Люссак и А. Лавуазье, но осталась неясной сущность процесса, возникло две теории. Немецкий ученый Юстус фон Либих предполагал, что брожение имеет механическую природу – колебания молекул живых организмов передаются сахару, который расщепляется на спирт и углекислый газ. В свою очередь, Луи Пастер считал, что в основе процесса брожения биологическая природа – при достижении определенных условий дрожжи начинают перерабатывать сахар в спирт. Пастеру опытным путем удалось доказать свою гипотезу, позже биологическую природу брожения подтвердили другие ученые.
Русское слово «дрожжи» происходит от старославянского глагола «drozgati», что значит «давить» или «месить», прослеживается явная связь с выпечкой хлеба. В свою очередь, английское название дрожжей «yeast» восходит от староанглийских слов «gist» и «gyst», которые значат «пена», «выделять газ» и «кипеть», что ближе к винокурению.
В качестве сырья для спирта используют сахар, сахаросодержащие продукты (в основном фрукты и ягоды), а также крахмалосодержащее сырье: зерно и картофель. Проблема в том, что дрожжи не могут сбродить крахмал, поэтому сначала нужно расщепить его до простых сахаров, это делается ферментом – амилазой. Амилаза содержится в солоде – пророщенном зерне, и активируется при высокой температуре (обычно 60-72 °C), а сам процесс преобразования крахмала до простых сахаров называется «осахариванием». Осахаривание солодом («горячее») можно заменить внесением синтетических ферментов, при котором не нужно нагревать сусло, поэтому метод называется «холодным» осахариванием.
Условия брожения
1. Концентрация сахара
Для большинства рас дрожжей оптимальная сахаристость сусла составляет 10-15%. При концентрации выше 20% брожение ослабевает, а при 30-35% почти гарантированно прекращается, поскольку сахар становится консервантом, препятствующим работе дрожжей. Интересно, что при сахаристости среды ниже 10% брожение тоже протекает слабо, но прежде чем подслащать сусло, нужно помнить о максимальной концентрации спирта (4-й пункт), полученного в ходе брожения.
2. Температура и свет
Для большинства штаммов дрожжей оптимальная температура брожения – 20-26 °C (пивным дрожжам низового брожения требуется 5-10 °C). Допустимый диапазон – 18-30 °C. При более низких температурах брожение существенно замедляется, а при значениях ниже нуля процесс останавливается и дрожжи «засыпают» — впадают в анабиоз. Для возобновления брожения достаточно поднять температуру.
Слишком высокая температура уничтожает дрожжи. Порог выносливости зависит от штамма. В общем случае опасными считаются значения выше 30-32 °C (особенно для винных и пивных), однако существуют отдельные расы спиртовых дрожжей, способные выдержать температуру сусла до 60 °C. Если дрожжи «сварились», для возобновления брожения придется добавить в сусло новую партию.
Процесс брожения сам по себе вызывает повышение температуры на несколько градусов – чем больше объем сусла и активнее работа дрожжей, тем сильнее нагрев. На практике коррекцию температуры делают, если объем больше 20 литров – достаточно держать температуру ниже 3-4 градусов от верхней границы.
Емкость оставляют в темном месте или накрывают плотной тканью. Отсутствие прямых солнечных лучей позволяет избежать перегрева и позитивно сказывается на работе дрожжей – грибки не любят солнечного света.
3. Кислотность среды и наличие микроэлементов
Среда кислотностью 4.0-4.5 рН способствует спиртовому брожению и подавляет развитие сторонних микроорганизмов. В щелочной среде выделяются глицерин и уксусная кислота. В нейтральном сусле брожение протекает нормально, но активно развиваются патогенные бактерии. Кислотность сусла корректируют перед внесением дрожжей.
Зачастую винокуры-любители повышают кислотность лимонной кислотой или любым кислым соком, а для снижения гасят сусло мелом или разбавляют водой. Кроме сахара и воды дрожжам требуются другие вещества – в первую очередь это азот, фосфор и витамины.
Эти микроэлементы дрожжи используют для синтеза аминокислот, входящих в состав их белка, а также для размножения на начальном этапе брожения. Проблема в том, что в домашних условиях точно определить концентрацию веществ не получится, а превышение допустимых значений может негативно сказаться на вкусе напитка (особенно это касается вина). Поэтому предполагается, что крахмалосодержащее и фруктовое сырье изначально содержит требуемое количество витаминов, азота и фосфора. Обычно подкармливают только брагу из чистого сахара.
4. Содержание спирта
5. Доступ кислорода
В анаэробной среде (без доступа кислорода) дрожжи нацелены на выживание, а не размножение. Именно в таком состоянии выделяется максимум алкоголя, поэтому в большинстве случаев нужно оградить сусло от доступа воздуха и одновременно организовать отвод углекислого газа с емкости, чтобы избежать повышенного давления. Эта задача решается путем установки гидрозатвора.
При постоянном контакте сусла с воздухом возникает опасность скисания. В самом начале, когда брожение активное, выделяющийся углекислый газ выталкивает воздух от поверхности сусла. Но в конце, когда брожение ослабевает и углекислоты появляется всё меньше, воздух попадает в незакрытую емкость с суслом.
Под воздействием кислорода активируются уксуснокислые бактерии, которые начинают перерабатывать этиловый спирт на уксусную кислоту и воду, что приводит к порче вина, снижению выхода самогона и появлению у напитков кислого привкуса. Поэтому так важно закрыть емкость гидрозатвором. Однако для размножения дрожжей (достижения оптимального их количества) требуется кислород. Обычного достаточно той концентрации, что находится в воде, но для ускоренного размножения брагу после внесения дрожжей оставляют на несколько часов открытой (с доступом воздуха) и несколько раз перемешивают.
Источник: alcofan.com
Брожение: история, технология, ответы на вопросы
Еще до нашей эры человек открыл одно явление: если сок оставить в сосуде на длительное время, то жидкость мутнеет, пенится, и превращается в алкогольный напиток. Эта трансформация сока в вино была названа брожением.
Говоря современным языком, брожение — это процесс, происходящий без участия кислорода, во время которого осуществляется распад молекул любого питательного вещества, в случае виноделия, это сахар. Термин также применятся для обозначения бурного роста микроорганизмов в соответствующей среде. В наши дни люди часто прибегают к помощи брожения в виноделии, кулинарии, а также для продления свежести продуктов.
История изучения процесса брожения
История открытия спиртового брожения начинается с основателя современной химии, французского ученого Антуана Лавуазье. Он был первым, кто заинтересовался этим процессом. В конце XVIII века парижанин установил, что во время брожения сахар распадается на спирт и углекислый газ.
Позднее еще один француз Жозеф Гей-Люссак выявил, что масса расщепленного сахара равна суммарной массе спирта и углекислого газа.
Одновременно с брожением началось изучение дрожжей. Открыватель одноклеточных организмов нидерландец Антони ван Левенгук помимо инфузорий описал и эти мельчайшие грибы. Затем в тридцатые годы XIX века французский барон Шарль Каньяр де Ла-Тур и немец Теодор Шванн научно доказали тот факт, что дрожжи являются живыми клетками, а брожение – ни что иное, как результат их жизнедеятельности. Однако ведущие химики того времени холодно отнеслись к данному заявлению и опровергли его.
Нельзя не заметить, что история брожения полна имен французских ученых. Так, подробным изучением процесса во второй половине XIX века занялся микробиолог Луи Пастер. Ему удалось доказать, переубедив современников, что брожение – не чисто химический процесс, который может происходить исключительно в присутствии живых микроорганизмов.
Немецкий биохимик Эдуард Бухнер опубликовал в 1897 году работу «О спиртовом брожении без участия дрожжевых клеток». Труд вызвал споры в среде ученых, поэтому Бухнер потратил много времени и сил на подтверждение своей теории. Химику удалось доказать свою правоту: в 1902 году была опубликована статья объемом 15 страниц, в которой он подтвердил совершенные ранее открытия. Неудивительно, что немецкий ученый получил нобелевскую премию.
Виды и способы процесса брожения (Какое бывает брожение?)
Виды брожения:
- спиртовое,
- молочнокислое,
- пропионовокислое,
- муравьинокислое,
- маслянокислое,
- уксуснокислое.
Пропиновокислое брожение необходимо для создания пропиновой кислоты, которая применяется в производстве лекарств и пластмассы.
Муравьинокислое осуществляется бактериями кишечной группы и изучается медиками, в частности в разделе эпидемиология.
Маслянокислое брожение является причиной порчи продуктов (например, сыров), появления неприятного запаха. Именно из-за него продукты горкнут.
Молочнокислое брожение – основной процесс в производстве кисломолочных продуктов: сыра, кефира, йогурта и так далее.
Спиртовое брожение – реакция, в процессе которой глюкоза расщепляется на спирт и углекислый газ. Широко применяется в самогоноварении и виноделии. Однако во фруктовом соке помимо спиртового может возникнуть и уксусное брожение. Это происходит, если в напиток попадают бактерии и грибки. Как становится ясно из названия, это брожение применяется при производстве уксуса.
Самое главное брожение в виноделии – спиртовое. Все другие виды при производстве алкоголя нежелат-ельны, так как приводят к тому, что напиток портится.
Емкость, в которой происходит брожение, одновременно наполняется суслом и дрожжами.
В первый-второй день возможен самопроизвольный подъем температуры до 8-9°С, который необходимо поддерживать в течение суток, после чего постепенно охладить сусло: к концу брожения температура должна снизиться до 4-5 °С. Температура регулируется путем подачи воды в змеевик. Брожение можно считать законченным, если за сутки сбраживается от 0,15 до 2% экстракта.
На многих российских и зарубежных заводах до сих пор применяется традиционный (периодический) способ брожения.
2. Ускоренный.
На скорость брожения сусла влияют:
- количество дрожжей;
- степень насыщения сусла кислородом;
- температура;
- давление.
Зачастую мастера увеличивают скорость за счет одного или нескольких факторов. Например, брожение с повышенной нормой введения дрожжей сочетают с высокой температурой. Однако впоследствии образовываются диацетил и сероводород, которые придется удалять.
Наличие взвесей тормозит процесс, а перемешивание – ускоряет, но опять же увеличивается количество диацетила и сероводорода.
Как ускорить процесс брожения?
Любители качественного алкоголя домашнего производства все чаще задаются вопросом, как ускорить процесс брожения браги?
Для этого применяются активаторы или, как их еще называют, «факторы роста». Это вещество обеспечивает более интенсивное брожение. Активаторы создают оптимальные условия для размножения дрожжей, поэтому процесс брожения максимально ускоряется. Главное, что этот порошок безвреден, он извлечен из натурального солода, богат микроэлементами и витаминами.
Еще один способ приготовить быструю брагу – использовать ферменты. В данном случае в качестве сырья применяется крахмалосодержащий продукт, например, кукуруза или картофель, рожь или пшеница. Крахмал легко превращается в спирт при помощи ферментов, поэтому брага готовится всего за 5-7 дней, а не за 2-3 недели. Брага на ферментах получается не только быстрее, но и дешевле, чем на сахаре.
Брага за сутки – выдумка. Опытные виноделы знают, что спешка и качественный продукт несовместимы. Человечеству пока неизвестно, как ускорить брожение, сократив процесс до суток так, что бы конечный продукт был высокого качества.
Как остановить процесс брожения?
Остановить процесс брожения можно несколькими способами. Существуют народные советы по поводу того, как остановить брожение браги: добавить растительное масло, печенье или растопленное сало.
Но самый простой способ – понизить температуру брожения. Наиболее благоприятные условия для винного сусла – 21-24 о С. Поэтому остановить процесс можно, просто поставив емкость с брагой в помещение, где температура ниже 10 о С. Через два-три дня, когда пик брожения пройдет, сосуд необходимо вернуть на старое место.
Что такое брага?
Брага, или, как ее еще называют, бражка, – это алкогольный напиток, получаемый в результате брожения и выдержки. Обычно не отличается крепостью (максимум – 18% об.). Также этот термин используется для обозначения жидкости, которую получают с помощью процесса брожения и в дальнейшем используют для приготовления различных напитков, например, самогона.
Как быстро приготовить брагу?
Существует несколько способов ускорения брожения, например, добавив активаторы или ферменты. Но можно приготовить быструю брагу, основываясь на простом факте: брага, в которой в качестве сырья используются фрукты, ягоды или сахар, бродит примерно одну-две недели. Напиток же на крахмале будет готов всего через 3-4 дня.
Рецепт быстрой браги.
- 200 г сметаны;
- 2 кг лущеного гороха;
- 300 г прессованных дрожжей;
- 7 кг сахара.
В качестве емкости для браги рекомендуется использовать бидон с крышкой, наполняем его до «плечиков» теплой водой. Добавляем горох, дрожжи и чуть позже сахар. Вливаем сметану и плотно закрываем емкость.
Максимум через 3 дня быстрая брага для самогона будет полностью готова к перегонке.
Что делать, если брага не бродит?
Часто новички самогоноварения или виноделия сталкиваются с проблемой – брага не бродит.
Что делать, если не бродит брага? Для начала проверьте, сколько бродит брага: сахарная готовится от 1 до 2-х недель, а крахмальная 3-7 дней.
Крахмальная брага, возможно, перестала бродить, потому что Вы ее не осахарили. Необходимо просто добавить измельченный солод.
Есть еще несколько вариантов, почему брага не бродит: емкость стоит в недостаточно теплом месте, в жидкости мало дрожжей. На вопрос «что делать, если брага уснула?», опытные любители самогоноварения обычно отвечают: добавьте предварительно разведенные в воде сухие быстродействующие дрожжи.
Что делать, если брага сладкая – дать добродить или перегнать, но с учетом того, что выход спирта будет меньше, чем обычно. Подробнее об этом можно прочитать в статье «Почему не бродит брага?»
Как долго может храниться готовая брага?
Как долго можно хранить брагу – частый вопрос на форумах. Опытные мастера советуют сразу перегнать, но если это невозможно, то следует предоставить жидкости определенные условия. При комнатной температуре брага может стоять от 1 до 3-х дней.
Если Вы уберете ее в холодильник, то напиток выдержит до нескольких недель – столько хранится готовая брага. Холод – верный способ сохранить созревшую брагу.
Не забывайте, что будущему самогону надо отстояться (около 3 часов), чтобы улучшить цвет. Как сохранить готовую брагу при отстое? Нужно поддерживать температуру (27-30 о С).
Если Вас интересует, когда прокиснет брага на самогон, знайте, что продукт испортится через 4 дня нахождения в тепле. Если же бутылка хранится в холодильнике, то продукт может ухудшиться через 10 дней хранения.
Источник: cosmogon.ru