ОСНОВНЫМ КРИТЕРИЕМ при выборе сырья для брожения является его доступность, то есть минимизация затрат на его приобретение.
Если у Вас много сахара или Вы не хотите особенно напрягаться - переходите к следующему разделу “САХАР”.
Если же сахара жалко или у Вас в избытке ненужная плодоовощная продукция - этот раздел для Вас.
Выбор вида исходного сырья определяет качество исходного продукта. Например, спирт из сахарной свеклы не является высококачественным, зато он относительно недорог. Спирт из картофельного сырья уже лучше, но требует дополнительных операций по очистке. Еще на шаг впереди стоят спирты из плодово-ягодного сырья. И, наконец, крахмальное сырье (пшеница или другое зерно) позволяют получить спирт наивысшего качества.
Для справки приведем таблицу выхода спирта из одного килограмма различного сырья, (которую весь правильный интернет уже знает наизусть, но пусть будет):
| Вид сырья | Выход спирта (96%), л | Выход самогона (40%), л |
| Крахмал | 0,75 | 1,52 |
| Рис | 0,59 | 1,25 |
| Сахар | 0,51 | 1,10 |
| Гречиха | 0,47 | 1,00 |
| Пшеница | 0,43 | 0,92 |
| Овес | 0,36 | 0,90 |
| Рожь | 0,41 | 0,88 |
| Пшено | 0,41 | 0,88 |
| Горох | 0,40 | 0,86 |
| Ячмень | 0,34 | 0,72 |
| Картофель | 0,11-0,18 | 0,35 |
| Виноград | 0,09-0,14 | 0,25 |
| Сахарная свекла | 0,08-0,12 | 0,21 |
| Груши | 0,07 | 0,165 |
| Вишня | 0,05 | 0,121 |
Наша задача - подготовить из имеющегося сырья так называемое “сусло” (или “затор”).
Правильно подготовленное сусло должно иметь:
- концентрацию сахаров в пределах 16-20% (вкус уверенно сладкий);
- кислотность в пределах 4,5 - 5,8 рН (вкус слабо кислый);
- достаточное количество питательных (азотистых и фосфорных) веществ для жизнедеятельности дрожжей.
Сусло с концентрацией сахара выше 18% сбраживать не рекомендуется, так как в этом случае невозможно достичь полного выбраживания сахаров , что снижает выход спирта (сырье коту под хвост), а брожение заторов с концентрацией сахаров менее 10% может перейти в уксусное, т.е. привести их к “прокисанию” - полной потере спирта.
| Плотность и концентрация растворов сахаров |
Таблица 2. |
||||||
| Концентрация сахаров, % | 1 | 12 | 14 1 15 | 16 | 17 | 19 | 20 |
| Плотность р-ра сахара, г/мл (кг/л} | 1,002 | 1,047 | 1,056 1,060 | 1,064 | 1,068 | 1.072 | 1.081 |
Кислотность сусла измеряют с помощью индикаторных бумажек, продающихся в магазинах химреактивов и лабораторной посуды. При необходимости кислотность корректируют, добавляя необходимое кол-во кислоты или щелочи.
Содержание в сусле азотистого и фосфорного питания для дрожжей зависит от сырья, из которого оно приготовлено. Сусло, приготовленное из крахмалосодержащего сырья (за исключением чистого крахмала), обычно имеет полный комплект этих веществ. В случае необходимости потребуется внести добавки - см Коррекция сусла (ниже).
Таким образом, сусло можно приготавливать из смеси любого сырья в любых пропорциях: крахмалосодержащее с крахмалосодержащим и сахаросодержащее с крахмалосодержащим, лишь бы оно отвечало изложенным выше требованиям.
Приготовление сусла из крахмалосодержащего сырья.
Крахмалосодержащее сырье включает все сельскохозяйственные зерновые и бобовые культуры, а также картофель. Основная ценность этого вида сырья заключается в наличии в нем крахмала, сахара и азотистых веществ (белки) см. таблицу:
Средний химический состав зерна, бобовых и картофеля (в % по массе)
| Культура | Крахмал | Сахар | Белки | Культура | Крахмал | Сахар | Белки | |
| Бобы | 50-58 | - | 10-32 | Пшеница | 48 | -66 | 2-3 | 10-14 |
| Горох | 20-48 | 4-5 | 19-34 | Рис | 73 | -76 | 1-2 | 7-14 |
| Гречиха | 68-72 | - | 7.9 | Рожь | 46 | -55 | 4-7 | 7-12 |
| Картофель | 10-25 | - | 1.5-2.2 | Сорго | 70 | -73 | - | 10-13 |
| Кукуруза | 58-69 | 4-8 | 8-9 | Чечевица | 47 | -57 | - | 23-32 |
| Овес | 34-45 | 2-3 | 10-13 | Чумиза | 55 | -63 | 1-2 | 12-14 |
| Просо | 42-65 | - | 11-14 | Ячмень | 43 | -55 | 2-3 | 6-9 |
Основными технологическими этапами при приготовления сусла из этого сырья являются - разваривание, стерилизация и осахаривание. Разваривание и осахаривание проводятся с добавлением ферментов. Общее их количество расходуемое на 1 л сусла, равно 1000 ед. ас (амилолитическая способность фермента) или 100-120 мл солодового молока, приготовленного из 25-30 г белого солода (50-60 г зеленого).
Разваривание. К измельченному сырью приливают горячую воду 50-55°С (к картофелю - кипяток) и тщательно перемешивают. Количество воды берут с таким расчетом, чтобы после осахаривания готовое сусло имело 16-18% сахара по сахаромеру.
Теоретически (как было показано во введении) 1 кг крахмала под действием ферментов превращается в 1,11 кг сахара, таким образом, для получения раствора сахара 18% концентрации (плотность 1,072 кг/л, см.таб.2) необходимо 5,06 л воды на каждый кг крахмала, находящегося в сырье (см.таб.4). В указанное количество воды входит и вода, вносимая в сусло с солодовым молоком (или раствором фермента) и влагой сырья (последнее относится картофелю и подмоченному зерну).
Нормы расхода воды на каждый кг сухого сырья в зависимости от % содержания в нем крахмала:
| Крахмал % | Вода л | Крахмал % | Вода л | Крахмал % | Вода л | Крахмал % | Вода л |
| 15 | 0.76 | 35 | 1.77 | 55 | 2.78 | 75 | 3.80 |
| 20 | 1.01 | 40 | 2.02 | 60 | 3.04 | 80 | 4.05 |
| 25 | 1.26 | 45 | 2,28 | 65 | 3.29 | 85 | 4,30 |
| 30 | 1.52 | 50 | 2,53 | 70 | 3.54 | 100 | 5.06 |
В полеченную кашку добавляют 1/5 часть приготовленного фермента. Смесь постепенно подогревают при постоянном перемешивании до температуры клейстеризации: зерновое сырье до 65-70°С, а картофельное - до 90-95°С, для растворения и разваривания крахмальных зерен, выдерживают при этой температуре 2-3 часа. Затем вновь подогревают до 95-98°С и выдерживают в течении 15-20 мин.
Стерилизация. Разваренное сусло кипятят в течении 30-40 минут. Сусло из подпорченного сырья стерилизуют более продолжительное время 1-1,5 часа.
Осахаривание. Разваренную массу охлаждают до температуры осахаривания 57-58°С и добавляют в нее остальную часть (4/5) ферментов,. перемешивают и выдерживают при этой температуре до полного осахаривания. Поддержание температуры особенно важно для этого процесса, т.к. понижение температуры увеличивает время процесса и способствует развитию бактерий, а увеличение температуры выше 70°С разрушает ферменты в результате чего осахаривание полностью останавливается.
Время осахаривания крахмальных молекул разного сырья различно и изменяется от 30 мин (картофель) и 1,5 ч (кукуруза, пшеница,) до 2 ч (ячмень). Указать более точное время осахаривания трудно, т.к. оно полностью зависит от степени измельчения сырья, температуры и длительности разваривания, активности и количества внесенных ферментов.
Полноту осахаривания проверяют йодной пробой. При полном осахаривании окраска капли фильтрата сусла от прибавления к нему капли йода не должна , изменяться, что свидетельствует о полном распаде крахмала на простые сахара. Красный цвет свидетельствует о наличии в сусле большого количества декстинов (часть крахмальной молекулы , но еще не сахар), сине-фиолетовый указывает на присутствие неосахаренного крахмала. Цветовое окрашивание сусла характерно только при использовании солода, при осахаривании промышленными ферментами окраска может оставаться светло-коричневой, однако вкус сусла после полного осахаривания должен быть уверенно сладкий, а его концентрация - 16-18% по сахаромеру.
Если осахаривание проходит плохо, необходимо более тонкое измельчение исходного сырья, повышение температуры и увеличение времени клейстеризации, лучшее перемешивание замеса с ферментами или увеличение их количества.
Приготовление сусла из сахаросодержащего сырья.
Ценность этого вида сырья определяется наличием в нем сахара (см.таб.5)и веществ, необходимых для жизнедеятельности дрожжей. Переработка этого сырья осуществляется по упрощенной схеме (исключаются стадии разваривания и осахаривания (см.рис.1). Для приготовления сусла достаточно перевести сахар, содержащийся в этом сырье, в раствор. Для извлечения сахара можно применить экстрагирование (диффузию).
Содержание сахаров в плодах и ягодах. Таблица 5.
| Сырье | Сахар % | Сырье | Сахар %. | Сырье | Сахар % |
| Абрикосы | 5-6 | Груши | 8-16 | Рябина/ч | 6-7 |
| Айва | 6-7 | Изюм * | 65-68 | Свекла/с | 12-18 |
| Брусника | 4-5 | Крыжовник | 8-10 | Слива | 7-12 |
| Виноград | 14-22 | Курага * | 35-40 | Топинамбур | 18-20 |
| Вишня | 7-11 | Малина | 6-7 | Чернослив * | 30-35 |
| Вишня * | 28-32 | Меласса | 48-62 | Яблоки | 9-11 |
*- сушеные плоды.
Приготовление диффузионных соков обычно применяется при переработке сахарной свеклы, топинамбура, сушеных плодов и ягод и осуществляется одно- или многоступенчатым способом.
Измельченное сырье заливают кипятком до полного покрытия его водой и перемешивают. За счет диффузии сахар сырья переходит в добавленную воду. Через 45-50 минут концентрации сахара в воде и в сырье выравниваются, и процесс диффузии прекращается. Сок отцеживается с одновременным прессованием мезги - это одноступенчатый способ, при котором мезга содержит еще большое количество сахара.
Для более полного извлечения сахара из сырья полученный сок сливается в новую порцию измельченного сырья, в котором концентрация сахара выше, чем в соке, а отпрессованная мезга вновь заливается кипятком - так реализуется двухступенчатый способ вымачивания. Трехступенчатый способ реализуется аналогичным образом.
Приготовленный диффузионный сок проверяют на концентрацию сахара и стерилизуют в течение 40 минут. Сок из плодов можно получать прессованием нa винтовом прессе или при помощи соковыжималок различных марок. Поскольку сок многих плодов и ягод отжимается с большим трудом, то перед прессованием рекомендуется предварительная обработка, например, частичное подбраживание.
Плоды или ягоды раздавливают. Из небольшого количества этой кашицы отцеживают сок и определяют в нем концентрацию сахара сахаромером или по табл.7. Затем добавляют дрожжевой затор или ждут самозабраживания кашицы нa собственных дрожжах, находящихся в сырье (виноград). Под действием дрожжей клеточные оболочки полностью разрушаются, сок полностью переходит в сусло, а мезга с пузырьками углекислого газа всплывает наверх плотным слоем. В процессе брожения сусло следует несколько раз перемешать. Через 1-2 суток сусло процеживают, мезгу отпрессовывают, а полученный сок сливают в бродильную емкость. Для более полного извлечения сока отпрессованную мезгу следует залить небольшим количеством кипяченой воды при комнатной температуре и через 3-6 часов после возобновления брожения мезгу отпрессовать, а полученный сок влить в бродильную емкость и продолжить брожение.
Если для приготовления сусла используется только сахар или меласса, то необходимо приготовить их водный раствор с несколько большей концентрацией: для сахара - 20% СВ, используют 170-190 г на один литр воды; для мелассы 25% СВ (т.к. в мелассе 80% СВ и только 48-62% сахарозы, плотность 1,30-1,42), на один килограмм мелассы добавляют 4 литра воды.
Если приготовленное сусло не отвечает указанным выше требованиям, то производится его коррекция.
Сахар. Отклонения концентрации сахара в сусле возникают из-за ошибок в расчете рецептуры, неполного осахаривания крахмала или отсутствия точных данных о его содержании в исходном сырье, малой сахаристости исходных плодов. Если концентрация сахаров в сусле выше нормы, то в сусло добавляется вода, если ниже - добавляется сахар, меласса или более концентрированное сусло.
Кислотность. Если сусло имеет недостаточную кислотность, то его подкисляют молочной сывороткой, серной, лимонной, уксусной или ортофосфорной кислотами. Сусло, приготовленное из некоторых ягод и фруктов, может иметь очень высокую кислотность, из-за которой даже при низкой концентрации сахара брожение протекает чисто (без образования уксусных бактерий), но очень медленно.
Питательные вещества. Обычно сусло, приготовленное из любого растительного сырья (и особенно из крахмалосодержащего), содержит достаточное количество азотистых и фосфорных минеральных веществ, необходимых для питания дрожжей и поэтому не требует коррекции.
Недостаточное количество этих веществ, как правило, имеют сусла, приготовленные из тростниковой (черной), сахаротростниковой и рафинадной меласс, тростникового сахара-сырца и дефектного белого сахара в смеси со свеклосахарной мелассой или отдельно. Поэтому на практике это сырье рекомендуют перерабатывать в смеси с зерновым или картофельным. При невозможности такой переработки расход питательных веществ для дрожжей на 1 кг сбраживаемых сахаров указанных видов сырья составляет:
- для меласс: ортофосфорная кислота (70%) или диаммонийфосфат - 3.3г;
карбамид или сернокислый аммоний - соответственно 9 и 20 г;
для “чистых сахаров”: сульфат аммония - 1,5-2 г; суперфосфат - 3-4г, для азотистого питания - 25% раствор аммиака - 0.4мл/л. В качестве питательной среды можно использовать автолизат дрожжей (прессованные дрожжи 200 - 300г смешать с 0,5 л воды, довести до кипения и кипятить при перемешивании 15 минут).