Зерно размалывают на дробилках. Если используется мука или крахмал, это Вам не надо этого делать. Крупность помола должна быть как можно мельче. При увеличении крупности помола увеличивается содержание несбраживаемых углеводов в браге. Полученный помол (мука) смешивается с водой в соотношении 1 часть помола на 4 части воды. При применении фермента ЦЕЛЛОЛЮКС допускается гидромодуль 1/3,5.
После смешивания в массу добавляете амилосубтилин в пропорции: на 1 кг крахмала 0,7 грамма фермента. После внесения фермента сусло необходимо перемешать.
Массу с амилосубтилином необходимо разварить. Основная цель разваривания — разрушение клеточной структуры, растворение и декстринизация крахмала сырья. В растворимом состоянии крахмал легко осахаривается ферментами. Разваривание делайте при максимально возможной температуре, но не выше 100°С, в течение 50-60 мин. Оптимальная рабочая температура амилосубтилина 90-95°С. Вполне достаточно кипения массы на слабом огне. На открытом огне, используйте рассекатель пламени для недопущения пригорания сырья. Превышение температуры 100°С в процессе разваривания уничтожит фермент.
Разваренную массу необходимо охладить до температуры 50-60°С. После этого необходимо внести в сусло глюкаваморин в дозировке: на 1 кг. крахмала 1 грамм глюкаваморина. После внесения фермента сусло необходимо перемешать. Процесс осахаривания продолжается 1-2 часа при стабильной температуре 50-60°C (на практике скорость будет зависеть от типа исходного сырья, степени помола).
Ферменты ЦЕЛЛОЛЮКС и ПРОТОСУБТИЛИН вносятся в сусло вместе с ГЛЮКАВАМОРИН на стадии осахаривания.
По истечении заданного времени можно выполнить йодную пробу, определяющую степень осахаривания:
Отобрать часть осахаренной массы, отфильтровать через фильтр из плотной ткани. Затем к 5-10 частям фильтрата добавить 1 часть спиртового раствора йода (достаточно несколько капель). Изменение цвета пробы в присутствии йода означает:
синий – крахмал превратился в клейстер и растворимый крахмал;
фиолетовый – крахмал превратился в декстрины;
красный – крахмал менее чем наполовину превратился в мальтозу, на этом этапе можно вносить дрожжи-осахаривание будет продолжаться при брожении.
цвет не изменился (имеет оттенок цвета раствора йода) – весь крахмал превратился в мальтозу и декстрины.
Брожение проводят с теми же параметрами, как и для любого сахарного сусла.
Само по себе проращивание солода и дальнейшее его использование в сравнении с глюкаваморином для осахаривания крахмала несет в себе некоторые неудобства:
- необходимо относительно долгое время для проращивания солода;
- промывка, повторное замачивание, измельчение и т.д.
- низкая концентрация ферментов содержащихся в солоде;
- более долгое время осахаривания крахмала;
- невозможность проращивания большого количества при ограниченной площади;
- маленький срок хранения зеленого солода;
- неполное осахаривание, что ведет к потерям при выходе спирта.
При осахаривании крахмала ферментами получаются следующие преимущества:
- экономия по времени;
- отсутствие необходимости использования солода;
- быстрое осахаривание (процесс в зависимости от сырья и помола занимает около 2 часов);
- низкий расход ферментов (для осахаривания 1 кг крахмала необходим 1 грамм глюкаваморина и 0,7 грамм амилосубтилина:
- более эффективное осахаривание (ферменты в буквальном смысле разрывают весь имеющийся крахмал на сахара);
- глюкаваморин содержит в себе грибную альфаамилазу, что позволяет доразжижить сусло в случае неполного разваривания на стадии осахаривания;
- более эффективное осахаривание позволяет на выходе получить большее количество спирта;
- продолжительный срок хранения (1 год при температуре 0-15°C, при более длительном хранении снижается ферментная активность и дозировку необходимо увеличить).
Рассмотрим подробнее содержание сырья.
Сухое вещество зернового сырья, используемого для производства спирта, в среднем содержит 52% крахмала, 6% клетчатки, 9% пентозанов и пектиновых веществ, 11% азотистых веществ и 3% жира. При разваривании сырья клетчатка практически не изменяется. Применение ферментов целлюлазной активности позволяет гидролизовать целлюлозу (клетчатку), что приводит к увеличению выхода спирта из 1 кг зерна. Кроме того, использование целлюлазы делает возможным применение меньшего гидромодуля при разваривании сырья, что приводит к уменьшению необходимого объема бродильной батареи и затрат на дистилляцию при равной производительности.
Азотистые вещества в зерновом сырье представлены в основном белками с неразрывной аминокислотной связью. Спиртовые дрожжи в процессе брожения должны получать достаточное количество азотного питания для поддержания активности и роста. Белок зерна в нативном виде находится в неусваиваемой дрожжами форме, что требует внесения азотного питания в сусло. Использование ферментного препарата протеазы способствует протеолизу белков сырья, в результате чего высвобождаются аминокислоты. Свободные аминокислоты легко усваиваются дрожжами, что приводит к увеличению продуктивности спирта дрожжевой массой. При этом увеличение выхода спирта из зерна достигает 12%.
Дрожжи относятся к одноклеточным грибам. Научная классификация грибов сложна, и в настоящее время до конца не установлена. С точки зрения применения дрожжей в бродильных производствах, они подразделяются на пивные, хлебопекарные, спиртовые и винные. Хлебопекарные и спиртовые дрожжи относятся к одному и тому же виду, а винные – как к этому же, так и другому, входящему со спиртовыми и хлебопекарными дрожжами в общее подсемейство. Отдельные разновидности дрожжей, отличающиеся друг от друга некоторыми признаками, называются расами.
Спиртовые дрожжи обеспечивают спиртовое брожение, то есть получение этилового спирта. Эти дрожжи проявляют активную жизнедеятельность в аэробных (при доступе кислорода) и анаэробных (без доступа кислорода) условиях. При аэробных условиях (режим получения теста для выпечки) сахар под действием дрожжей распадается на углекислый газ и воду с выделением значительного количества тепла. В случае анаэробных условий (режим спиртового брожения) сахар в присутствии дрожжей распадается на этиловый спирт и углекислый газ с выделением меньшего количества тепла. Дрожжи могут осуществлять брожение в широком температурном диапазоне: от 1-2 до 37-40°С. При температуре 45-50°С дрожжи гибнут. Высокие концентрации сахаров и спирта негативно сказываются на жизнеспособности дрожжей.
Химический состав дрожжей зависит от их расы, технологии выращивания, физиологического состояния. Сухие спиртовые дрожжи содержат около 6% влаги. Также в состав дрожжей входят белки, аминокислоты, витамины и минеральные вещества. Спиртовые дрожжи практически прекращают размножение при содержании спирта в бродящей среде равной 6 об.% и прекращают сбраживать сахара при содержании спирта в браге 12-13 об.%. Следует отметить, что существуют специальные расы дрожжей, толерантность которых к спирту может составлять 20 об. % в браге.
Необходимо всегда руководствоваться правилом, что чем больше содержание сахаров в сусле, тем больше его останется несброженным в зрелой браге. Кроме того, приготовление сусла с повышенным содержанием сахаров нежелательно и по той причине, что с увеличением концентрации спирта скорость брожения прогрессивно замедляется. А это приводит к увеличению как длительности брожения, что экономически нецелесообразно, так и количества патогенных микроорганизмов. Увеличение патогенной микрофлоры в браге снижает выход спирта и его качество. С другой стороны, слишком низкое содержание сахаров в сусле также экономически невыгодно, т.к. требует использования бродильных емкостей повышенного объема, а также избыточного расходования тепла и электроэнергии. Благоприятным для сбраживания является сусло, изначальное содержание сахаров в котором составляет 15-18 мас. %, и в промышленном производстве обычно не превышает 20 мас. %.
Данный способ эффективен при использовании в качестве сырья муки либо крахмала. Также возможно использовать дробленое зерно ячменя (ячневая крупа). Для кукурузы, пшеницы, ржи, тритикале рекомендуется использовать способ горячего осахаривания.
Сырье заливается кипятком, и перемешивается до однородной массы.
Массовое соотношение сухих веществ к воде рекомендуется:
- для муки: 1 часть муки, 4 части воды;
- для крахмала: 1 часть крахмала, 4 части воды.
- для ячменя: 1 часть сырья, 3,5 части воды.
В дальнейшем это соотношение может быть изменено Вами в соответствии с характеристиками применяемых дрожжей.
Полученную массу необходимо выдержать в течение 50-70 минут, температуру можно не стабилизировать, однако не допускать ее снижения менее 50°С. По истечении времени в массу необходимо внести фермент альфа-амилаза из расчета 3,0-3,5 грамма на один килограмм крахмала. Температура при внесении фермента не должна быть ниже 55°С. После внесения фермента необходимо перемешать замес. Видимое действие фермента начнется через 5-10 мин после внесения, замес будет разжижаться. Оптимальная рабочая температура фермента альфа-амилаза при таком способе составляет 55-65°С, время действия фермента 15-20 мин. При отклонении температуры в меньшую сторону время действия фермента будет увеличиваться. Граничные рабочие температуры альфа-амилазы 35-100°С. Превышение граничной температуры необратимо инактивирует фермент.
После того, как замес будет иметь киселеобразную консистенцию, можно вносить фермент глюкоамилаза. Фермент глюкоамилаза вводится в разжиженное сусло при t сусла 55-60°C в следующей дозировке: на 1 килограмм крахмала необходимо внести 1 грамм глюкоамилазы. После внесения фермента сусло необходимо перемешать. Процесс осахаривания продолжается 1-2 часа при стабильной температуре 50-60°C (на практике скорость будет зависеть от типа исходного сырья, ошибок, допущенных при разжижении). При изменении температуры в меньшую сторону время осахаривания будет увеличиваться. Граничные рабочие температуры для глюкоамилазы 35-65°С. Превышение граничной температуры необратимо инактивирует фермент. Следует отметить, что кроме глюкоамилазы в препарате содержится грибная альфа-амилаза, позволяющая частично исправить ошибки, допущенные при разжижении крахмала. Также препарат содержит значительное количество азота в виде амидов и аминокислот для ускорения спиртового брожения. По истечении заданного времени можно выполнить йодную пробу, определяющую степень осахаривания. В небольшое количество отобранного осахаренного сусла необходимо внести каплю йода. Если цвет йода меняется от синего до черного-осахаривание продолжают. При неизменном цвете йода осахаривание считается завершенным, и после контроля температуры в сусло можно вносить дрожжи.
Брожение проводят с теми же параметрами, как и для любого сахарного сусла.
Процент содержания крахмала в различном сырье
Таблица выхода спирта из крахмалосодержащего сырья
Информация является усредненной, реальный выход спирта зависит от фактического содержания крахмала в исходном сырье. При использовании Амилосубтилина и Глюкаваморина можно использовать подпорченное сырье, например: подгоревшее зерно, подгнившую картошку.
Таблица расхода ферментов на 10 кг. сырья (горячее осахаривание)
После смешивания в массу добавляете амилосубтилин в пропорции: на 1 кг крахмала 0,7 грамма фермента. После внесения фермента сусло необходимо перемешать.
Массу с амилосубтилином необходимо разварить. Основная цель разваривания — разрушение клеточной структуры, растворение и декстринизация крахмала сырья. В растворимом состоянии крахмал легко осахаривается ферментами. Разваривание делайте при максимально возможной температуре, но не выше 100°С, в течение 50-60 мин. Оптимальная рабочая температура амилосубтилина 90-95°С. Вполне достаточно кипения массы на слабом огне. На открытом огне, используйте рассекатель пламени для недопущения пригорания сырья. Превышение температуры 100°С в процессе разваривания уничтожит фермент.
Разваренную массу необходимо охладить до температуры 50-60°С. После этого необходимо внести в сусло глюкаваморин в дозировке: на 1 кг. крахмала 1 грамм глюкаваморина. После внесения фермента сусло необходимо перемешать. Процесс осахаривания продолжается 1-2 часа при стабильной температуре 50-60°C (на практике скорость будет зависеть от типа исходного сырья, степени помола).
Ферменты ЦЕЛЛОЛЮКС и ПРОТОСУБТИЛИН вносятся в сусло вместе с ГЛЮКАВАМОРИН на стадии осахаривания.
По истечении заданного времени можно выполнить йодную пробу, определяющую степень осахаривания:
Отобрать часть осахаренной массы, отфильтровать через фильтр из плотной ткани. Затем к 5-10 частям фильтрата добавить 1 часть спиртового раствора йода (достаточно несколько капель). Изменение цвета пробы в присутствии йода означает:
Брожение проводят с теми же параметрами, как и для любого сахарного сусла.
На стадии разваривания амилосубтилин разжижает замес до жидкой консистенции в течение 10-15 минут.
На стадии осахаривания глюкаваморин превращает весь имеющийся крахмал в сахар в течении 2 часов.
Также можно применить дополнительные ферменты - целлолюкс и протосубтилин, которые позволяют преобразовать белок и клечатку, содержащиеся в исходном сырье, в дополнительные питательные вещества для дрожжей, что в итоге увеличит выход спирта.Само по себе проращивание солода и дальнейшее его использование в сравнении с глюкаваморином для осахаривания крахмала несет в себе некоторые неудобства:
- необходимо относительно долгое время для проращивания солода;
- промывка, повторное замачивание, измельчение и т.д.
- низкая концентрация ферментов содержащихся в солоде;
- более долгое время осахаривания крахмала;
- невозможность проращивания большого количества при ограниченной площади;
- маленький срок хранения зеленого солода;
- неполное осахаривание, что ведет к потерям при выходе спирта.
При осахаривании крахмала ферментами получаются следующие преимущества:
- экономия по времени;
- отсутствие необходимости использования солода;
- быстрое осахаривание (процесс в зависимости от сырья и помола занимает около 2 часов);
- низкий расход ферментов (для осахаривания 1 кг крахмала необходим 1 грамм глюкаваморина и 0,7 грамм амилосубтилина:
- более эффективное осахаривание (ферменты в буквальном смысле разрывают весь имеющийся крахмал на сахара);
- глюкаваморин содержит в себе грибную альфаамилазу, что позволяет доразжижить сусло в случае неполного разваривания на стадии осахаривания;
- более эффективное осахаривание позволяет на выходе получить большее количество спирта;
- продолжительный срок хранения (1 год при температуре 0-15°C, при более длительном хранении снижается ферментная активность и дозировку необходимо увеличить).
Рассмотрим подробнее содержание сырья.
Сухое вещество зернового сырья, используемого для производства спирта, в среднем содержит 52% крахмала, 6% клетчатки, 9% пентозанов и пектиновых веществ, 11% азотистых веществ и 3% жира. При разваривании сырья клетчатка практически не изменяется. Применение ферментов целлюлазной активности позволяет гидролизовать целлюлозу (клетчатку), что приводит к увеличению выхода спирта из 1 кг зерна. Кроме того, использование целлюлазы делает возможным применение меньшего гидромодуля при разваривании сырья, что приводит к уменьшению необходимого объема бродильной батареи и затрат на дистилляцию при равной производительности.
Азотистые вещества в зерновом сырье представлены в основном белками с неразрывной аминокислотной связью. Спиртовые дрожжи в процессе брожения должны получать достаточное количество азотного питания для поддержания активности и роста. Белок зерна в нативном виде находится в неусваиваемой дрожжами форме, что требует внесения азотного питания в сусло. Использование ферментного препарата протеазы способствует протеолизу белков сырья, в результате чего высвобождаются аминокислоты. Свободные аминокислоты легко усваиваются дрожжами, что приводит к увеличению продуктивности спирта дрожжевой массой. При этом увеличение выхода спирта из зерна достигает 12%.
Дрожжи относятся к одноклеточным грибам. Научная классификация грибов сложна, и в настоящее время до конца не установлена. С точки зрения применения дрожжей в бродильных производствах, они подразделяются на пивные, хлебопекарные, спиртовые и винные. Хлебопекарные и спиртовые дрожжи относятся к одному и тому же виду, а винные – как к этому же, так и другому, входящему со спиртовыми и хлебопекарными дрожжами в общее подсемейство. Отдельные разновидности дрожжей, отличающиеся друг от друга некоторыми признаками, называются расами.
Спиртовые дрожжи обеспечивают спиртовое брожение, то есть получение этилового спирта. Эти дрожжи проявляют активную жизнедеятельность в аэробных (при доступе кислорода) и анаэробных (без доступа кислорода) условиях. При аэробных условиях (режим получения теста для выпечки) сахар под действием дрожжей распадается на углекислый газ и воду с выделением значительного количества тепла. В случае анаэробных условий (режим спиртового брожения) сахар в присутствии дрожжей распадается на этиловый спирт и углекислый газ с выделением меньшего количества тепла. Дрожжи могут осуществлять брожение в широком температурном диапазоне: от 1-2 до 37-40°С. При температуре 45-50°С дрожжи гибнут. Высокие концентрации сахаров и спирта негативно сказываются на жизнеспособности дрожжей.
Химический состав дрожжей зависит от их расы, технологии выращивания, физиологического состояния. Сухие спиртовые дрожжи содержат около 6% влаги. Также в состав дрожжей входят белки, аминокислоты, витамины и минеральные вещества. Спиртовые дрожжи практически прекращают размножение при содержании спирта в бродящей среде равной 6 об.% и прекращают сбраживать сахара при содержании спирта в браге 12-13 об.%. Следует отметить, что существуют специальные расы дрожжей, толерантность которых к спирту может составлять 20 об. % в браге.
Необходимо всегда руководствоваться правилом, что чем больше содержание сахаров в сусле, тем больше его останется несброженным в зрелой браге. Кроме того, приготовление сусла с повышенным содержанием сахаров нежелательно и по той причине, что с увеличением концентрации спирта скорость брожения прогрессивно замедляется. А это приводит к увеличению как длительности брожения, что экономически нецелесообразно, так и количества патогенных микроорганизмов. Увеличение патогенной микрофлоры в браге снижает выход спирта и его качество. С другой стороны, слишком низкое содержание сахаров в сусле также экономически невыгодно, т.к. требует использования бродильных емкостей повышенного объема, а также избыточного расходования тепла и электроэнергии. Благоприятным для сбраживания является сусло, изначальное содержание сахаров в котором составляет 15-18 мас. %, и в промышленном производстве обычно не превышает 20 мас. %.
Пример
Сырье заливается кипятком, и перемешивается до однородной массы.
Массовое соотношение сухих веществ к воде рекомендуется:
- для муки: 1 часть муки, 4 части воды;
- для крахмала: 1 часть крахмала, 4 части воды.
- для ячменя: 1 часть сырья, 3,5 части воды.
В дальнейшем это соотношение может быть изменено Вами в соответствии с характеристиками применяемых дрожжей.
Полученную массу необходимо выдержать в течение 50-70 минут, температуру можно не стабилизировать, однако не допускать ее снижения менее 50°С. По истечении времени в массу необходимо внести фермент альфа-амилаза из расчета 3,0-3,5 грамма на один килограмм крахмала. Температура при внесении фермента не должна быть ниже 55°С. После внесения фермента необходимо перемешать замес. Видимое действие фермента начнется через 5-10 мин после внесения, замес будет разжижаться. Оптимальная рабочая температура фермента альфа-амилаза при таком способе составляет 55-65°С, время действия фермента 15-20 мин. При отклонении температуры в меньшую сторону время действия фермента будет увеличиваться. Граничные рабочие температуры альфа-амилазы 35-100°С. Превышение граничной температуры необратимо инактивирует фермент.
После того, как замес будет иметь киселеобразную консистенцию, можно вносить фермент глюкоамилаза. Фермент глюкоамилаза вводится в разжиженное сусло при t сусла 55-60°C в следующей дозировке: на 1 килограмм крахмала необходимо внести 1 грамм глюкоамилазы. После внесения фермента сусло необходимо перемешать. Процесс осахаривания продолжается 1-2 часа при стабильной температуре 50-60°C (на практике скорость будет зависеть от типа исходного сырья, ошибок, допущенных при разжижении). При изменении температуры в меньшую сторону время осахаривания будет увеличиваться. Граничные рабочие температуры для глюкоамилазы 35-65°С. Превышение граничной температуры необратимо инактивирует фермент. Следует отметить, что кроме глюкоамилазы в препарате содержится грибная альфа-амилаза, позволяющая частично исправить ошибки, допущенные при разжижении крахмала. Также препарат содержит значительное количество азота в виде амидов и аминокислот для ускорения спиртового брожения. По истечении заданного времени можно выполнить йодную пробу, определяющую степень осахаривания. В небольшое количество отобранного осахаренного сусла необходимо внести каплю йода. Если цвет йода меняется от синего до черного-осахаривание продолжают. При неизменном цвете йода осахаривание считается завершенным, и после контроля температуры в сусло можно вносить дрожжи.
Брожение проводят с теми же параметрами, как и для любого сахарного сусла.
Процент содержания крахмала в различном сырье
Вид крахмалосодержащего сырья
|
Процент содержания крахмала
|
Рис
|
75 %
|
Горох
|
44 %
|
Гречка
|
71 %
|
Кукуруза
|
65-70 %
|
Овес
|
62 %
|
Картофель
|
17-19 %
|
Ячмень
|
58 %
|
Сорго
|
69-80 %
|
Фасоль
|
55 %
|
Пшеница
|
60 %
|
Таблица выхода спирта из крахмалосодержащего сырья
Вид крахмалосодержащего сырья
|
Выход спирта (литров на 10 кг)
|
Крахмал
|
5,8-6,2
|
Горох
|
2-2,2
|
Гречка
|
4,1-4,4
|
Кукуруза
|
4-4,4
|
Овес
|
2,4-2,6
|
Картофель
|
8-1,2
|
Ячмень
|
3,2-3,5
|
Сорго
|
4,3-4,5
|
Фасоль
|
3,2-3,6
|
Сахар
|
4,3-4,7
|
Виноград
|
8-11
|
Пшеница
|
3,2-3,5
|
Таблица расхода ферментов на 10 кг. сырья (горячее осахаривание)
Культура
|
Вес
|
Расход
Амилосубтилина
|
Расход
Глюкаваморина
|
Пшеница
|
10 кг
|
4,2 гр
|
6 гр
|
Овес
|
10 кг
|
4,34 гр
|
6,2 гр
|
Рожь
|
10 кг
|
3,78 гр
|
5,4 гр
|
Ячмень
|
10 кг
|
4,06 гр
|
5,8 гр
|
Кукуруза
|
10 кг
|
4,62 гр
|
6,6 гр
|
Картофель
|
10 кг
|
1,26 гр
|
1,8 гр
|
Соя
|
10 кг
|
2,03 гр
|
2,9 гр
|
Крахмал
|
10 кг
|
7 гр
|
10 гр
|