Теория приготовления сахарной браги

07 сентября 2018
фото правильной браги из сахара

Цель этой статьи – кратко ознакомить начинающих самогонщиков с основными процессами, которые протекают в сахарной браге. Рассказать о влиянии различных факторов на конечный результат. Мы надеемся, что после прочтения материала при составлении своего рецепта браги из сахара вы будете действовать осознано, а не на ощупь.

Вступление

Почему у одних на выходе получается спирта едва 500 мл/кг, а другие без видимых причин легко выходят на 650 мл/кг? Почему бывает, что брага готова через 3-4 дня, а иногда бродит неделями?

Для начала стоит сказать о том, что сахарная брага для кубовой дистилляции и для непрерывной бражной колонны – две большие разницы. Если при кубовой дистилляции целью является получение браги максимальной крепости, то для НБК цель – максимальный выход спирта с килограмма сахара при минимальном времени сбраживания. Для кубовой дистилляции эти факторы тоже немаловажны, но они отходят на задний план, когда мы начинаем считать потери.

Пошаговая технология приготовления сахарного самогона от закладки ингредиентов до перегонки находится по ссылке.

Потери спирта при кубовой дистилляции

Поясню на примере: кубовая дистилляция – заливаем в куб 10 литров 12% браги и перегоняем её как положено в спирт-сырец без отбора «голов» и «хвостов».

Обычно все гонят до 98-99 градусов в кубе, остальное – в канализацию. Остаточная крепость барды составляет от 1 до 2,2%, возьмем среднее – 1,6%. Вопрос: сколько спирта попадет в канализацию?

При средней крепости погона 50% имеем систему из двух уравнений с двумя неизвестными:

Х + Y = 1,2;

Х / 0,5 + Y / 0,016 = 10, где:

  • 1,2 – объем спирта в 10 литрах браги;
  • Х – количество спирта в отборе;
  • Y – количество спирта в барде.

Решаем систему, получаем, что Х = 1,07, а Y = 0,13.

Вывод: при крепости браги 12% мы отправляем в канализацию около 11% спирта. Если же крепость браги 10%, то потери составят 14%, ну а при крепости 8% пропадет пятая часть.

Отсюда и стремление к максимальной крепости браги при кубовой дистилляции. Нам нужно найти гидромодуль, при котором сахар сбродится полностью и будет достигнута требуемая максимальная крепость.

Гидромодуль – это отношение объема воды в браге к количеству сахара в килограммах.

Рациональный гидромодуль при кубовой дистилляции браги

Как известно, теоретический выход спирта из 1 кг сахара составляет 681 мл (подробно этот вопрос был рассмотрен в статье о количестве спирта из сахара), но на практике эта цифра недостижима.

фото воды и сахара для браги
Правильное соотношение сахара и воды очень важно

Основным биохимическим процессом брожения является превращение сбраживаемых сахаров в этиловый спирт и диоксид углерода, описываемое уравнением Гей-Люссака:

С6Н1206= 2C2Н5ОН + 2С02 + 234,5 кДж/ммоль.

Из 180,1 г глюкозы можно получить 92,1 г этилового спирта и 88 г диоксида углерода. Но наряду с этими первичными продуктами часть сахаров расходуется на образование побочных вторичных продуктов, в результате получается не 92,1 г, а примерно 87 г этилового спирта.

Таким образом, практический выход спирта из 1 кг сахара составляет не 184/342 =0,538 кг/кг, а примерно 174/342 = 0,509 кг/кг или 0,645 мл/кг.

Однако существуют еще и производственные потери, например, от 0,5 до 1,2% спирта может теряться вместе с газами брожения при температуре 30 ℃ и в зависимости от крепости браги.

Количество воды, которое нужно добавить на 1 кг сахара для достижения заданной крепости готовой браги, рассчитаем по формуле:

V = 53 + 645 * (100 / Кб — 1) — Д, где:

  • V – необходимый объем воды (мл);
  • Д – количество воды в дрожжах (для прессованных 0,75 от веса, для сухих равно 0, если вода для разбраживания берется из бродильной емкости, если нет, то по факту);
  • Кб – крепость браги (% об.);
  • 53 – количество воды, необходимое для реакции расщепления сахарозы (мл/кг);
  • 645 – максимальный практический выход спирта с кг сахара (мл/кг).

Для хлебопекарных дрожжей крепость готовой браги составляет 12%:

V = 53 + 645 * (100 / 12 — 1) – 0 = 4783 мл, гидромодуль 4,8.

Для спиртовых со стойкостью до 14%:

V = 53 + 645 * (100 / 14 — 1) — 0 = 4015 мл, гидромодуль 4.

Полученные величины гидромодулей можно рассматривать лишь как максимальные для достижения заданной крепости.

Жизнь вносит свои коррективы. Вполне возможен вариант, когда сухие дрожжи выдержат не 12%, а 12,5-13% крепости браги, прессованные иногда преподносят сюрпризы, работая чуть ли не до 14%. То есть мы не можем быть уверены в этих цифрах, поэтому определение оптимального гидромодуля выходит за рамки простой арифметики.

Если сахар закончится, а дрожжи останутся активными, они начнут сбраживать свой энергетический резерв – гликоген, затем аминокислоты и белки своих менее сильных или погибших собратьев. В результате получим в избытке изоамиловый спирт, азотные и сернистые соединения с непередаваемым «ароматом».

Но даже если нет избыточного по отношению к возможностям дрожжей количества воды, и они заснут при расчетной крепости браги, процесс наработки примесей продолжится. В браге и в клеточной жидкости дрожжей достаточное количество ферментов, и они не спят. Поэтому не стоит передерживать брагу на осветлении.

Ну а если брожение производится еще и без гидрозатвора, то в емкость поступает кислород и различные микроорганизмы. Брага заражается уксуснокислыми бактериями и начинается переработка спирта в уксус. И что самое плохое – этот процесс происходит с выделением газа. Брага булькает, создавая впечатление, что сахар еще не выбродил.

Считается правильным рассчитывать закладку так, чтобы дрожжи гарантированно заснули, оставив небольшое количество не переработанных сахаров.

Поэтому при кубовой дистилляции для хлебопекарных дрожжей, исходя из критерия максимальной крепости браги 12%, рекомендуется гидромодуль 4,5, а для спиртовых (14%) – 3,9.

Гидромодуль сахарной браги для переработки на НБК

Если мы готовим сахарную брагу для переработки на НБК, то здесь возможен довольно широкий диапазон изменения гидромодуля. Так как спирт извлекается из браги на 100% независимо от её крепости, то критерий крепости браги отходит на задний план, а оценивают влияние гидромодуля на качество браги, скорость сбраживания и другие параметры.

Для иллюстрации приведем результаты известного эксперимента. В одинаковых условиях было поставлено две емкости с брагой. В обе емкости засыпано одинаковое количество сахара из одного мешка, добавлены сухие хлебопекарные дрожжи из расчета 20 грамм на 1 кг сахара и вода: в первую емкость 5 литров на 1 кг сахара, во вторую – 10.

Брожение в первой емкости закончилось на 5 день, во второй – в 2 раза быстрее.

Перегонка «досуха» сразу после окончания брожения показала одинаковое количество спирта в обоих случаях, но вот состав спирта-сырца сильно отличался.

Количество примесей в пересчете на абсолютный спирт (мг/л)

Гидромодуль5:110:1
Альдегиды100143
Эфиры170220
Сивушное масло75005200
в том числе:
пропанол4401100
изобутанол13001000
изоамилол59003040

Вывод: увеличение гидромодуля в 2 раза привело к уменьшению количества сивушного масла в 1,5 раза, но в те же полтора раза увеличило количество головных примесей. Общее количество примесей не более 8000 мг/литр или менее 1%.

Для оценки влияния гидромодуля на скорость сбраживания неоднократно проводились эксперименты. Для браги, предназначенной к перегонке на НБК, оптимальной гидромодуль 5,8-6.

При отсутствии каких-либо добавок, подкислений, подкормок и внесении дрожжей в количестве равном 10% от веса сахара при температуре закладки около 30-32 градусов, уже на третьи сутки получаем готовую к перегону брагу. При снижении гидромодуля до 4,4 время сбраживания возрастает на сутки.

Температура брожения браги

Особое значение это имеет для кубовой дистилляции. При одинаковой закладке сбраживание может растянуться от двух суток до 5 и даже больше, в зависимости от температуры окружающей среды и объема бродильной емкости.

Оптимально для большинства сухих хлебопекарных дрожжей сбраживание при температуре около 30 градусов, после саморазогрева температура может достигать и 34-36 градусов. Здесь нечего бояться, это нормально. Но вот при температуре около 25-27 градусов брожение может продлиться и 5 дней, а при 20-23 градусах – с удивлением можно обнаружить, что брожение не закончилось и через неделю.

фото таблицы с температурой брожения браги

Кроме того, следует учитывать, что саморазогрев начинает себя проявлять только в емкостях от 60 литров, в малых 10-20 литровых его влияние ничтожно, поэтому их нужно тщательнее утеплять.

Для больших емкостей, вмещающих порядка 200 литров, в летнее время, процесс саморазогрева настолько велик, что требует постоянного контроля и регулирования температуры, так как для большинства сухих хлебопекарных дрожжей температура браги в 38-40 ℃ является критической. Снижать температуру нужно плавно, поскольку температурный шок может привести дрожжи к гибели. Лучше всего заранее предусмотреть в емкости небольшой змеевик с возможностью подачи охлаждающей воды.

При применении спиртовых или винных дрожжей стоит внимательно ознакомиться с инструкцией. Некоторые расы не дружат с повышенной температурой и погибают уже при 30-32 ℃. Но спиртовые и винные дрожжи для сахарной браги – явное излишество.

Дрожжи

Количество дрожжей очень серьезно влияет на скорость и полноту сбраживания. При концентрации сахара выше 10% дрожжи теряют возможность размножаться. Концентрация же сахара в закладке даже при гидромодуле 4,5 составляет под 20%. Поэтому дрожжам приходится бороться с сахарозой в своем стартовом составе и особое внимание нужно уделять их изначальным кондициям. Главным критерием должна быть свежесть дрожжей, а брэнд на пачке имеет второстепенное значение.

Общепринято добавлять дрожжи из расчета 20 грамм сухих или 100 грамм прессованных на 1 кг сахара. Соотношение между сухими и прессованными объясняется просто: в прессованных примерно 75% воды и 25 % самих дрожжей. Этим же объясняется и ощущение, что в этих пропорциях прессованные вроде как лучше работают. Их просто больше!

Закладка меньшего количества дрожжей приводит к значительному увеличению времени сбраживания. Например, если заложить 70 грамм прессованных дрожжей вместо 100, то нужно быть готовым к удвоению времени брожения. Очень важно использовать близкую к рекомендуемой закладку дрожжей, это не только снизит время брожения, но и количество ненужных примесей.

график скорости брожения браги

Еще нужно обратить внимание на материалы, используемые в бродильных емкостях. Медь для дрожжей – яд, поэтому до окончания брожения никаких контактов с медными трубками, посудой и т.д.

Сахар

Технология получения сахара даже на одном заводе может быть разной. При рафинировании, его раствор подвергают углеванию. Для этого используют как древесный уголь, так и костяной, причем второй более эффективен для осветления, обесцвечивания сахара.

Поэтому, выбирая рафинированный сахар, нужно ориентироваться не столько на производителя, сколько на запах и цвет. Применение костяных углей придает сахару легкий запах козеина.

Желтоватый цвет сахара-песка говорит о его меньшей очистке и возможной щелочной реакции в растворе (слабое розовое окрашивание фенолфталеина). На это в последние годы достаточно часто наталкиваются наши коллеги.

Для дрожжей нужна кислая среда, поэтому есть смысл откорректировать кислотность добавлением одного-двух грамм лимонной или ортофосфорной кислоты на 1 кг сахара. Если же полениться, то брожение может затянуться. Впрочем, нужно знать меру – чрезмерное повышение кислотности браги приводит к существенному увеличению общего количества метаболитов и снижению содержания спирта в зрелой браге.

Оптимальной для спиртового брожения является рН сусла около 4-4,5.

Осветление

Если пропорции в замесе выбраны правильно, то дрожжи впадают в анабиоз, переработав весь сахар или оставив его по минимуму в браге. В этом случае происходит быстрое осветление браги в течении буквально 10-12 часов.

Если сахара недостаточно, чтобы дрожжи наработали в браге требуемую для прекращения активности концентрацию спирта, то осветления ждать не стоит. Нужно сразу же перегонять брагу. В противном случае накопленные ферменты в отсутствии альтернативы начинают процесс автолиза – самосбраживания дрожжей.

Если же выхода нет и своевременная перегонка невозможна, то нужно добавить в брагу «хвосты» от предыдущей перегонки. Подняв крепость браги на 3-4 %, мы не только начнем процесс быстрого осветления, но и законсервируем её.

Интересно, что если сахара в растворе более 20%, то дрожжи изначально находятся под воздействием большого осмотического давления. Часть их гибнет сразу, и начинается автолиз. Сбраживание затягивается, примесей нарабатывается по максимуму.

фото осветленной сахарной браги

Как недостаточное, так и чрезмерно большое количество сахара приводит к получению вонючего самогона. Понятно, что тоже можно сказать и о гидромодуле – это взаимосвязанные вещи.

Процесс осветления прибавляет 1-2 процента к крепости браги, но за это время нарабатывается до 30% всех примесей. Причем в первую очередь эфиров – в результате реакции кислот со спиртами. Чтобы уменьшить наработку примесей при осветлении, нужно проводить весь процесс при пониженных температурах, например, в погребе.

Если брага в дальнейшем идет на ректификацию, то лучше её не осветлять. Наработанные эфиры – очень трудно удаляемая примесь. Если же конечной остановкой является самогон, то образованные сложные эфиры смягчат его вкус, а улетучившиеся за время осветления неконденсируемые газообразные соединения азота и серы, снижают неприятный запах дистиллята.

Осветление имеет смысл для фруктово-ягодных браг. Здесь наоборот нужно как можно дольше подержать вино на дрожжах для наработки энантовых эфиров. Именно на их основе будет формироваться аромат будущего напитка.

Бентонит для принудительного осветления

Осветление бентонитом пришло к нам из виноделия. Там, отстоявшееся и декантированное вино осветляют от сухого остатка. Несмотря на это, в самых лучших винах даже после многолетней выдержки допускается осадок.

Для производства спирта-сырца применение бентонита для осветления браги абсолютно бесполезный, а в определенных случаях и вредный технологический прием. Бентонит не улучшает качество спирта-сырца.

Единственная видимая польза от осветления браги, в том числе и с применением бентонита – некоторая ее дегазация. Это позволяет уменьшить пену в кубе и увеличить навалку с 2/3 куба до 80-90%.

Реальная необходимость в этом может возникнуть только при переработке больших по отношению к возможностям оборудования объемов браги. С другой стороны, если при нагреве браги в кубе по достижению температуры в 70-75 градусов сделать паузу, остановив нагрев на 20-30 минут, то дегазация браги будет намного более полной.

Особенно стоит предостеречь от использования бентонита самогонщиков, применяющих для первой перегонки НБК или даже просто медные кольца.

Причины понятны и сродни тем, из-за которых жестко запрещают сливать полученный после осветления бентонитовый осадок в канализацию:

  • попадание даже небольшого количества бентонитовой взвеси в насадку влечет за собой её стойкое загрязнение, вымыть которое практически нереально.
  • малейшие следы бентонита в браге резко меняют поверхностные свойства насадки;
  • когда брага заканчивается, насос начнет закачивать осадок. При наличии бентонита это забьет и шланги с насосом, и насадку, раздвигая горизонты для трудового подвига с каждой минутой.

В общем лучше оставить бентонит кошкам, а себе сэкономить время и деньги.

Инвертирование

Среди наших коллег, готовящих в небольших количествах сахарный самогон для употребления, а не как сырье для дальнейшей ректификации, распространено приготовление браги на инвертированном сахаре.

Если растворить сахар в воде, его кристаллы распадаются на молекулы сахарозы, представляющие собой соединенные вместе молекулы глюкозы и фруктозы. Лишь небольшая часть сахарозы распадется на составляющие.

Если добавить в раствор лимонную кислоту и прокипятить в течении 2 часов, то процентов 70-80 сахарозы развалится на составляющие. Причем до 85% фруктозы будет не в развернутой форме, которую перерабатывают дрожжи, а в кольцевой. Этот раствор и называется инвертом.

Разница в процессе сбраживания

Если дрожжи добавить в обычный раствор сахара, они, перерабатывая немногочисленную глюкозу, сразу начинают вырабатывать фермент инвертаза (сахараза). Этот фермент выступает как катализатор расщепления сахарозы на составляющие и преобразуют фруктозу в нужный вид. Ферменты работают автономно и накапливаются в растворе. Чем выше их концентрация, тем быстрее сахароза преобразуется в сбраживаемые формы. С повышением концентрации алкоголя выработка ферментов падает, но их концентрация к этому моменту уже избыточна.

В первую очередь дрожжи перерабатывают глюкозу, и только когда она заканчивается переходят к уже преобразованной в сбраживаемые формы фруктозе. Дрожжи, хоть и снижающие с повышением спиртуозности браги свою активность, с максимально возможной скоростью заканчивают работу.

При предварительном инвертировании с самого начала в растворе достаточно много глюкозы и несбраживаемой фруктозы, и некоторое количество не распавшейся сахарозы. Пока глюкозы больше 0,4%, дрожжи не вырабатывают ферментов, расщепляющих сахарозу и преобразующих фруктозу в сбраживаемую форму.

фото браги на инвертированном сахаре

Через пару дней, бурно набродив почти половину спирта, дрожжи сталкиваются с необходимостью менять рацион питания. Но ферменты за это время никто не пытался выделять и сбраживаемых форм фруктозы просто нет. Активность же дрожжей уже пошатнулась под грузом наброженного спирта. Но деваться некуда, и выработка ферментазы начинается. Два дня глюкозной вакханалии даром не прошли, и теперь их нужно наверстать. Поэтому вторая стадия сбраживания фруктозы затягивается, а брожение идет менее интенсивно. Настолько медленнее, что многие самогонщики, не дождавшись полного сбраживания, останавливают процесс, отмечая при этом, что выход спирта меньше на 50-70 мл с 1 кг сахара.

В целом, как показывают эксперименты, время полного сбраживания браг с инвертированным сахаром примерно на сутки больше, чем с обычным сахаром. Выход готового продукта заметно не отличается. Различных примесей с неприятным запахом и сивухи набраживается меньше. Вкусовые качества, если это понятие можно применить к сахарному самогону, выше.

Если цель – самогон, инвертировать стоит. Если спирт-сырец, предназначен для дальнейшей ректификации, инвертирование сахара – ненужные затраты времени и денег.

Автор статьи – ИгорьГор.

Ваша оценка:
1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (19)
Загрузка...

Уважаемые пользователи, задать вопрос или оставить комментарий можно будет, начиная с 19.11.2018 (понедельник). Мастер устранения проблем, предыдущие комментарии и форум решают 98% вопросов. Приятных выходных!

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