Спиртовое брожение – магия превращения сахара в этиловый спирт

16 августа 2017
понятие спиртового брожения

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.

дрожжи под микроскопом фото
Дрожжевые клетки под микроскопом

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

На развитие дрожжей и ход брожения влияют следующие факторы: концентрация сахара, температура и свет, кислотность среды и наличие микроэлементов, содержание спирта, доступ кислорода.

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

С одной стороны, этиловый спирт – продукт жизнедеятельности дрожжей, с другой – это сильный токсин для дрожжевых грибков. При концентрации спирта в сусле 3-4% брожение замедляется, этанол начинает тормозить развитие дрожжей, при 7-8% дрожжи уже не размножаются, а при 10-14% перестают перерабатывать сахар – брожение прекращается. Только отдельные штаммы культурных дрожжей, выведенных в лабораторных условиях, толерантны к концентрации спирта выше 14% (некоторые продолжают брожение даже при 18% и выше). Из 1% сахара в сусле получается около 0.6% спирта. Это значит, что для получения 12% спирта требуется раствор с содержанием сахара 20% (20 × 0.6 = 12).

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.

Ваша оценка:
1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (61)
Загрузка...

Комментарии [32]

  • Интересно, вот дрожжи переработали весь сахар на спирт — брага стала горьковатой. А сами дрожжи при этом остались, скажем так, дееспособными? То есть если в осадок слитой браги добавить новое сусло, соблюдая гидромодуль, станет брага бродить повторно? И если станет, сколько раз так можно добавлять новые порции сусла? Или добавление свежих дрожжей обязательно? А если обязательно, то согласно пропорции к сахару либо можно меньше?

  • Можно ли барду после перегонки сахарной браги использовать для постановки следующей порции сахарной браги?

    1
    1
  • День добрый! Поставил две одинаковые бутыли по 10 л (вода 7,5 л сахар 2 кг, варенье яблочное 0,8 л, дрожжи сухие спиртовые 50 г). Пошло активное брожение, на одной из бутылей на вторую ночь разорвало перчатку, утром надел новую — не поднимается, взбалтываю — надувается, затем снова падает. Вторая бутыль бродит нормально. Что подскажете?

    1
    1
  • Доброго вечера! Поставил первый раз гнать самогон, при температуре 78 дал первые капли, сейчас температура уже 86, а самогон еле капает, не набралось даже дно банки скрыть, что надо откорректировать?

    1
    2
  • Еще раз добрый вечер! Подскажите пожалуйста, как правильно организовать ввод воды в данном аппарате, снизу ближе к выходу дистиллята или сверху?

    • Почитайте статьи на сайте про самогонные аппараты, еще можете задать этот вопрос на нашем форуме.

      1
      3
  • Здравствуйте! Вино из слив (без дрожжей) отбродило, но сахара осталось 9%, а спирта 6-7%. Как добродить сахар до 0% (для перегонки)?

  • Пробую холодное осахаривание. Первая бутыль. Всё отбродило. Выход — 150 мл с 20 литров браги. Вторая бутыль — появилась плесень на поверхности. Может и не заморачиваться вовсе?

  • Поставил вино из ирги на винных дрожжах. 15 л. За месяц отбродило, перчатка упала. Снял с осадка. В вине чувствуется крепость — 7,8 градусов, а так же сладость. Пробовал добавлять винные дрожжи. Имеется очень слабое брожение. Перчатка не поднимается. Что я сделал не так?

  • Добрый день, первый раз делаю вино из яблок, делал как примерно как написано, добавлял сахар в него на 5, 10 день, по замеру сахарометром было 15% сахара. Замерил через неделю, т.е на 17 день брожения — сахара 12% стало и 5% спирта. С осадка не снимал.
    Вопрос собственно в том, это нормально, что медленно сахар уменьшается, за неделю 3%?

  • Так какие дрожжи работают до 18% и выше? Пишут и предлагают много чего, а реально до таких уровней не работает.

  • Делаю вино из винограда сорта Изабелла.
    Поставила на бурное брожение 10 октября. Делала подслащивание поэтапно, как описано в рецепте на сайте. На одной бутыли перчатка сдулась, я сняла с осадка — было 10% сахара и спирта около 8% (по показаниям ариометра).
    Добавила примерно на 2,5 литра около 150 г сахара. Оставила дней на 10. Перчатка не надулась заново.
    В итоге 6% спирта и 13% сахара.
    Вопрос: снимать ли на тихое брожение?
    Хочу получить полусладкое вино.

    1
    1
      • Спасибо за оперативный ответ!
        После разбавления водой опять ставить под перчатку и ждать пока весь сахар не переработается и будет 10-12% спирта верно?
        Меня смущает, что брожение длится уже более 70 дней…

      • Уважаемый Алкофан, подскажите пожалуйста по дальнейшим действиям.
        22 ноября добавила на 6 литров вина 600 мл виноградного сока (просто купила виноград, отжала и добавила сок). Поставила на дображивание.
        Прошел месяц, перчатка почти сдулась, я измерила вино — 0% сахара и 12% крепости. Вино кислое. Добавила еще сахара по вкусу, чтоб вино послаще было, получилось примерно грамм 200 сахара на 7 литров.
        Поставила опять под перчатку — и брожение снова пошло, перчатка стоит.
        Я боюсь, что опять весь сахар уйдёт и спирт, а мне же нужно полусладкое вино.
        Вопрос вот какой: останавливать ли брожение сейчас или пусть дображивает естественным путем до конца?
        И если останавливать брожение, то потом в винном холодильнике при 13% брожение не начнется ли снова?

        P.S. В прошлом году не уследила за температурой на балконе, где дозревало вино, и 2 бутылки (по литру) просто разорвало — видимо замерзли так сильно. Я очень сильно расстроилась,
        в этом году купила маленький винный холодильник, чтоб больше такой труд и продукт не пропадал так ужасно.

        • Можете остановить, если всё время будете держать в холодильнике, но можно и дать добродить, больше 14% спирта не наберет.

  • Для вина домашнего использую вишню и калину. Сахар и резиновую трубку 1.5 м с пробки до банки с водой (уровень воды около 2 см), булькает прикольно недели 3-4.

  • Добрый день! Я немного новичок в этом деле, возникла одна проблема, которую до этого не наблюдал.
    Использовал привычный гидромодуль, начинал все как обычно, сусло отдельно и спиртовые дрожжи отдельно, но на этот раз я не наблюдал, как раньше, «молочной» пенки за целый час отдельного брожения дрожжей. Они бродили, но не так активно. То есть, пузырьки были, но пенки нет. Да, возможно дрожжи оказались не свежими, но, несмотря на это, я поставил бродить, влив все это в воду, предварительно размешав воду с суслом. Пару дней пузырьки были, не столь активно, как раньше, но и не так пассивно, чтобы сказать, что они оказались мертвыми, тем более, сейчас немного сложно найти спиртовые дрожжи, в условиях самоизоляции (я действительно самизолировался). Еще момент другой, с температурой. Раньше я делал в квартире в городе, там жарковато. Все протекало хорошо. Здесь, в деревне немного не так, но я, конечно, закрыл одеялами, пледами, матрасами. На 3-4 день пузырьки прекратились почти, температура воды в бочке составляет 22 градуса. Я немного переживаю, вроде раньше булькали неделю, только потом дрожжи переходили в анаэробное состояние. Что можете посоветовать? Спасибо.

    • Я честно прочитал весь текст от начала и до конца, но так и не понял, чего вы от меня хотите. Если дрожжи бродят, то всё хорошо. Соблюдайте температуру, рекомендованную для браг.

      1
      1

Оставьте свой комментарий

Ваш email не будет опубликован.

Чрезмерное употребление алкоголя вредит вашему здоровью

Сайт не предназначен для просмотра лицам младше 18 лет!

вверх
Ошибка в тексте или рецепте? Выделите её мышкой и нажмите Shift + Enter