Особенности проведения осахаривания. Что такое осахаривание и причём здесь зерновая брага, ферменты и солод

1. Какие ферменты используются и почему?

В домашнее винокурение ферменты пришли из промышленности. Их использование в промышленности обусловлено снижением сложности, повышением стабильности технологических процессов, ускорения процесса производства и увеличением выхода спирта по сравнению с использованием традиционных методик. Использование полного комплекса ферментных препаратов позволяет получить максимальное количество спирта из сырья, а также уменьшить содержание посторонних компонентов в сусле, что положительно влияет на органолептику продукта перегонки.

Современная промышленность использует для разжижения и осахаривания сырья ферментные препараты:

• Амилосубтилин ГЗх (АмилоЛюкс, «А») - для разжижения сырья и подготовки его к действию других ферментов
• Глюкаваморин ГЗх (ГлюкаЛюкс-А, «Г») - для осахаривания крахмала
• ЦеллоЛюкс-А («Ц») - для осахаривания некрахмалистых полисахаридов (ксиланов, β-глюкана, целлюлозы, пектинов) либо подготовки их к действию вышеописанных ферментов.
• Протосубтилин («П») - для расщепления растительных белков, что приводит к более активной работе дрожжей

Таким образом, минимально необходимые ферменты при осахаривании - это Амилосубтилин и Глюкаваморин. ЦеллоЛюкс-А и Протосубтилин выполняют дополнительное осахаривание и подготовку к брожению.

2. Дозировка различных ферментов

Множество вопросов вызывает расчет дозировки ферментных препаратов. Обычно производитель или продавец указывают активность сухих ферментов в активных единицах на грамм фермента. Также существуют рекомендации от производителя по дозировке активных единиц ферментов на грамм вещества подвергающегося обработке. Причем в зависимости от тех. процесса количество ферментов может варьироваться от минимального до максимального. При помощи этого числа, а также с использованием таблиц по содержанию крахмала, белка и НПС (некрахмалистых полисахаридов) можно высчитать эталонную дозу каждого фермента на килограмм сырья.

Формула для расчета количества ферментов на килограмм сырья выглядит следующим образом:

Доза фермента (грамм) = (P*R*10)/A

• P - процент содержания вещества, подвергающегося обработке (например, крахмал)
• R - рекомендованная дозировка активных единиц
• А - активность препарата в единицах на грамм

Стоит добавить, что для некоторых типов сырья (рожь) и ферментов с истекшим или подходящим к концу сроку годности требуется увеличение дозы ферментов на 15-25%. Так как в домашних условиях рассчитывать точную дозировку препаратов практически нет смысла, то можно допустить некоторые упрощения в методике расчета, взяв максимально рекомендуемые значения.

В таблице приведен расчет дозировки ферментов на один 1 кг сырья:

Нарушения в дозировке препаратов в меньшую сторону могут сказаться на сроках работы ферментов и полноте переработки сырья. При этом от незначительного превышения дозировки негативных последствий не замечено (кроме перерасхода).

Таким образом, универсальным рецептом будет использование на 1 кг сырья:

• 1 грамм - Амилосубтилин ГЗх 1500
• 1.5-2 грамм - Глюкаваморин ГЗх 3000
• 1 грамм - ЦеллоЛюкс-А 2000
• 4-5 грамм - Протосубтилин 120

3. Типы осахаривания, их преимущества и недостатки

Сейчас в домашнем винокурении пользуются популярностью две различных технологии осахаривания - горячее и холодное, названные так из-за разных температур, при которых происходит гидролиз крахмала. При горячем осахаривании сырье нагревается до температур в 50-70°С и в таком состоянии подвергается воздействию ферментов в течение 10-20 часов. При этом минимален риск заражения сусла, максимально эффективно действуют ферменты, но этот способ требует больших усилий.
При холодном осахаривании с использованием ферментов процесс протекает при температурах, близких к 30°С и с одновременным брожением. Этот способ менее трудозатратный, но более долгий, и имеет больший риск скисания браги. На графиках представлена зависимость активности ферментов от температуры с течением времени:

Диапазон эффективного действия фермента Амилосубтилин соответствует области рН 5,0-8,0 и температуре 50-75°С. Для фермента Глюкаваморин эффективное действие лежит в следующих пределах: рН 3,0-6,5 и температуры 30-60°С.

Стоит добавить, что существует множество промежуточных способов между горячим и холодным осахариванием, применение которых во многих случаях может быть оправдано конкретными условиями, доступностью компонентов, затрачиваемым временем и другими факторами.

3.1 Горячее осахаривание (ГОС)

Рецепт приготовления браги с использованием крахмалосодержащего сырья и ферментов А и Г:

• Подготовить горячую (кипящую) воду из расчета ~6.5 литров воды на 1 кг крахмала в сырье (для круп или дробленки).
• В горячую воду добавляется сырье с постоянным перемешиванием. Для перемешивания удобно использовать шуруповерт или низкооборотистую дрель с насадкой для перемешивания строительных смесей - “миксер”. При этом для того, чтобы избежать комков, сыпать лучше всего прямо на вращающуюся в воде насадку.
• При остывании смеси до 75°С вносится половина дозы фермента Амилосубтилин. Перед внесением его можно растворить теплой питьевой водой в отношении 1/10.
• Далее сусло перемешивается с кашеобразного до жидкого состояния или в течение примерно 30 мин.
• Суслу дают остыть до 56-58°С и вносят оставшуюся часть фермента Амилосубтилин и фермент Глюкаваморин, затем тщательно перемешивают “миксером”. Время работы ферментов на этом этапе составит около 1.5-2 часов.
• После окончания процесса осахаривания суслу нужно дать остыть до температуры около 30°С. Для того, чтобы сусло не “заразилось” во время остывания, желательно герметично закрыть емкость с ним.
• Сусло переливается в емкость для брожения (предварительно продезинфицированную), и в него вносятся дрожжи с дозировкой 2-3 грамм сухих или 10-15 грамм прессованных на килограмм сырья. Брожение происходит под гидрозатвором.

Активная фаза брожения будет продолжатся около 3-4 дней, затем брагу нужно периодически взбалтывать, не открывая бродильную ёмкость.

3.2 Холодное осахаривание (ХОС)

Рецепт приготовления браги с использованием крахмалосодержащего сырья и ферментов А и Г без заваривания:

• Сырье желательно раздробить и обязательно очистить от плевел, если они есть.
• Подготовить воду температурой около 35°С из расчета ~6.5 литров воды на 1 килограмм крахмала в сырье (для круп или дробленки). Стоит учесть, что ёмкость для брожения нежелательно заполнять брагой более, чем на 7/10 объема.
• В ёмкость для брожения вливается половина заготовленной воды.
• Для снижения вероятности заражения сусла обязательно рекомендуется в воду добавить антибиотик - доксициклин (1 капсула на 20 литров браги).
• Кислотность регулируется в пределах 5-5.5 pH ортофосфорной, серной или лимонной кислотами.
• Далее в ёмкость вносятся ферменты Амилосубтилин и Глюкаваморин, согласно дозировке на килограмм крахмала в сырье.
• Если есть, то можно добавить пеногаситель софэксил - 1 мл на 20 литров затора
• Вносится сырье, затем все перемешивается
• Добавляются дрожжи в соответствии с рекомендациями производителя (10 грамм сухих дрожжей на 4-5 литров браги).
• Добавляется оставшаяся часть воды.

Брожение происходит под гидрозатвором с периодическим помешиванием-взбалтываем (без нарушения герметичности). Процесс брожения занимает от полутора до трех недель. Готовность к перегонке контролируется по появлению пленки на поверхности браги. Появление пленки - это признак того, что брага начинает скисать и ее нужно тут же перегонять. В идеале следует перегонять брагу незадолго до появления пленки.

ПРОИЗВОДСТВО ЭТАНОЛА

Мировой рынок этанола составляет около 4 млрд. дал (декалитров абсолютного алкоголя) в год. Лидерами в производстве этанола являются США, Бразилия, Китай. В США функционирует 97 заводов по производству этанола из кукурузы (строится еще 35 заводов) общей мощностью 1,5 млрд. дал в год.

Основные направления использования этанола в мировой практике:

− 60% − добавка к моторному топливу;

− 25% − химическая промышленность;

− 15% − пищевая промышленность (доля ее сокращается).

Автомобильное топливо на основе этанола содержит 10% этанола (топливо Е-10) или 85% этанола (Е 85). При стоимости нефти 60-70 $ за баррель биоэтанол становится конкурентоспособным топливом. Введение этанола в бензин позволяет отказаться от добавки в топливо тетраэтилсвинца, в результате чего снижается токсичность выхлопных газов и расход горючего.

В США проводятся масштабные исследования по производству биоэтанола из возобновляемого растительного сырья (из стеблей кукурузы, тростника и др.)

В промышленных условиях этанол получают гидратацией этилена в присутствии катализатора (H 3 PO 4 на силикагеле), из гидролизатов растительного сырья (древесины, стеблей кукурузы, тростника), а также из крахмалсодержащего сырья (пшеница, рожь, тритикале, картофель), мелассы, молочной сыворотки, топинамбура. Средний выход 95,5%-ного этилового спирта из 1 т различных видов сырья представлен в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Выход этанола из различных видов сырья

Окончание таблицы 2.1

На спиртовых заводах Республики Беларусь (функционирует около 70 спиртовых заводов общей мощностью более 9 млн. дал в год) для производства этанола используют крахмалсодержащее сырье, главным образом зерно злаков. Содержание крахмала в различных видах зерна составляет (в %): пшеница – 48–57; рожь – 46–53; ячмень – 43–55; овес – 34–40; просо – 42–60; кукуруза – 61–70. В зерне содержатся также (в среднем) сахара ~ 3%; клетчатка ~ 6%; пентозаны и пектиновые вещества ~ 9%; азотистые (белковые) вещества ~ 11%, жир ~ 3%.

Продуценты этанола

При микробиологическом синтезе классическими продуцентами этанола являются дрожжи - сахаромицеты и шизосахаромицеты. Чаще других используют дрожжи Saccharomyces cerevisiae , Saccharomyces vini , Schizosaccharomyces pombe .

Сахаромицеты имеют клетки округлой формы размером 10-15 мкм, размножаются почкованием. Шизосахаромицеты имеют крупные палочковидные клетки диаметром 4-5 мкм и длиной 18-20 мкм, размножаются делением. И те, и другие дрожжи хорошо сбраживают глюкозу, маннозу, фруктозу, сахарозу, мальтозу, труднее сбраживают галактозу и не сбраживают пентозные сахара (ксилозу, арабинозу).

Теоретический выход этанола из 100 кг сброженной глюкозы составляет 51,14 кг или 64,80 л (при этом образуется 48,86 кг СО 2). На практике выход спирта составляет 82-92% от теоретического в связи с расходом части субстрата на размножение и рост дрожжей и образование побочных продуктов.

Синтез этанола в дрожжевой клетке осуществляется по следующей схеме:

Побочными продуктами спиртового брожения являются глицерин, высшие (сивушные) спирты, органические кислоты (уксусная, пировиноградная, молочная, янтарная), альдегиды. При спиртовом брожении сахар (глюкоза) расходуется на образование различных веществ в следующем количестве: этанола - 46-47%, диоксида углерода - 44-46%, биомассы дрожжей - 1,8-4,0%, глицерина - 3-4%, высших спиртов - 0,3-0,7%, органических кислот - 0,2-1,0%, альдегидов - 0,1-0,2%. При многократном возврате дрожжей на брожение расход сахара на образование биомассы сокращается, а интенсивность брожения даже несколько возрастает.

Образование глицерина при спиртовом брожении объясняется тем, что в индукционный период (до образования уксусного альдегида) между двумя молекулами фосфоглицеринового альдегида под действием фермента альдегидмутазы при участии молекулы воды происходит реакция дисмутации. При этом одна молекула фосфоглицеринового альдегида восстанавливается, образуя фосфоглицерин, а другая окисляется в 3-фосфоглицериновую кислоту. Фосфоглицерин в дальнейших реакциях не участвует и после отщепления фосфорной кислоты является побочным продуктом спиртового брожения. 3-фосфогли-цериновая кислота претерпевает превращения по ЭМП-пути с образованием уксусного альдегида. После появления уксусного альдегида наступает стационарный период брожения, при котором окисление фосфоглицеринового альдегида в фосфоглицериновую кислоту протекает более сложным путем, с присоединением неорганического фосфата (ЭМП-путь). В связи с этим наряду с этанолом при брожении всегда образуется некоторое количество глицерина.

При связывании уксусного альдегида бисульфитом процесс брожения направляется в сторону образования глицерина:

С 6 Н 12 О 6 ® СН 3 СНО + СО 2 + СН 2 ОН-СНОН-СН 2 ОН.

В щелочной среде молекула уксусного альдегида вступает в окислительно-восстановительную реакцию со второй молекулой, образуя этанол и уксусную кислоту. Одновременно идет накопление глицерина. Суммарно процесс выражается следующим уравнением:

2С 6 Н 12 О 6 + Н 2 О ® ® 2СН 2 ОН-СНОН-СН 2 ОН + С 2 Н 5 ОН + СН 3 СООН + 2СО 2 .

Эти приемы используются для промышленного получения глицерина.

Высшие спирты образуются из аминокислот (в меньшей степени из кетокислот), содержащихся в ферментационной среде, в результате последовательно протекающих реакций дезаминирования аминокислот, декарбоксилирования образовавшихся кетокислот и восстановления альдегидов.

Из высших спиртов в бражке присутствуют: пропиловый (образуется из треонина), изобутиловый (из валина), амиловый (из изолейцина) и изоамиловый (из лейцина).

В настоящее время ведется интенсивный поиск нетрадиционных микроорганизмов-продуцентов этанола, способных сбраживать широкий круг субстратов, имеющих высокую продуктивность по этанолу, обладающих повышенной устойчивостью к этанолу и высокой температуре. Представляют интерес этанолсинтезирующие бактерии. Например, бактерии Zymomonas mobilis отличаются от дрожжей интенсивным метаболизмом: имеют высокую удельную скорость конверсии глюкозы в этанол, обеспечивают более высокий выход этанола (до 95% от теоретически возможного), более толерантны к спирту. Но эти бактерии чувствительны к присутствию в питательных средах ингибиторов (фурфурола, фенолов) и требуют осуществления процесса брожения в условиях асептики.

Термофильные бактерии Clostridium thermocellum (оптимальная температура роста 68°С) способны непосредственно трансформировать целлюлозу растительного сырья в этанол, но при этом сырье должно быть освобождено от лигнина. Достичь высокого выхода спирта при прямой конверсии растительного сырья пока не удается.

Получены штаммы дрожжей, способные сбраживать пентозные сахара (Pachysolen tannophilus, Pichia stipitis, Candida shehata ). Выход этанола при сбраживании 100 кг ксилозы достигает 35-47 л.

В отечественной практике производства этанола из крахмалсодержащего сырья используют дрожжи Saccharomyces cerevisiae , имеющие оптимальную температуру брожения 29–30°С.

Ферментативное осахаривание крахмала

Традиционные продуценты этанола не способны к расщеплению полисахаридов, поэтому при получении сусла крахмалсодержащее сырье подлежит развариванию и осахариванию. Крахмал большинства растений содержит 20-25% амилозы и 80-75% амилопектина. В растительных клетках крахмал находится в виде зерен (гранул), размер которых колеблется от 1 до 120 мкм (картофельный крахмал имеет гранулы размером 40-50 мкм, гранулы крахмала зерна − 10-15 мкм). Крахмал, амилоза и амилопектин нерастворимы в холодной воде, спирте, эфире. Амилоза легко растворяется в теплой воде, амилопектин - при нагревании под давлением. Сетчатая структура молекул амилопектина обусловливает набухание крахмальных гранул без их растворения (вторичные связи ослабляются гидратацией). При определенной температуре гранулы разрыхляются, разрываются связи между отдельными структурными элементами, нарушается целостность гранул. При этом резко возрастает вязкость раствора - происходит клейстеризация крахмала. Для клейстера характерны беспорядочное расположение молекул, потеря кристаллической структуры. При температуре 120–130°С клейстер становится легкоподвижным. Наиболее полное растворение амилопектина происходит у пшеничного крахмала при 136–141°С, у картофельного - при 132°С.

Растворенный при разваривании зерна или картофеля крахмал гидролизуют (осахаривают) амилолитическими ферментами зернового солода или культур микроорганизмов, преимущественно мицелиальных грибов и бактерий. Из растительных материалов наиболее богато амилолитическими ферментами пророщенное зерно злаков, называемое солодом. В настоящее время в спиртовой промышленности широко применяют ферментные препараты на основе культур мицелиальных грибов (или бактерий рода Bacillus ), которые имеют ряд преимуществ по сравнению с солодом. Культуры мицелиальных грибов выращивают на пшеничных отрубях или кукурузной муке, тогда как для получения солода требуется кондиционное зерно. С солодом в сусло вносятся в большом количестве посторонние микроорганизмы, что отрицательно сказывается на выходе этанола. Глубинные культуры грибов выращивают в стерильных условиях, они не загрязняют сусло посторонними микроорганизмами. Выращивание поверхностной культуры грибов осуществляется намного быстрее (1,5-2,0 сут), чем протекает проращивание зерна (9-10 сут). Грибы образуют комплекс ферментов, которые глубже гидролизуют крахмал, а также расщепляют гемицеллюлозы до моносахаридов, что повышает выход этанола из сырья.

В процессе осахаривания крахмалсодержащего сырья участвуют различные ферменты. Наибольшее производственное значение имеют амилазы. α- и β-амилазы катализируют разрыв только α-1,4-глюкозидных связей. Под действием α-амилаз связи разрываются беспорядочно, но преимущественно внутри цепей. В результате образуются главным образом декстрины, небольшое количество мальтозы и олигосахаридов. Исходя из характера действия, α-амилазу называют эндогенной или декстриногенной амилазой.

Дейстивие β-амилазы направлено на концевые (внешние) связи в крахмале, при этом последовательно, начиная с нередуцирующих концов цепей, отщепляется по два остатка глюкозы (мальтоза). β-амилаза не может обойти места ветвления в макромолекуле крахмала, поэтому гидролиз прекращается на предпоследней α-1,4-глюкозидной связи и остаются высокомолекулярные декстрины при гидролизе амилопектина. Амилоза практически полностью превращается β-амилазой в мальтозу, амилопектин – только на 50–55%.

В результате совместного действия α- и β-амилаз образуется смесь сахаридов, состоящая из мальтозы, небольшого количества глюкозы и низкомолекулярных декстринов, в которых сосредоточены все α-1,6-глюкозидные связи крахмала.

В бактериях и микроскопических грибах отсутствует β-амилаза, но содержится активная α-амилаза, отличающаяся композицией аминокислот в белке и специфичностью действия. В частности, при катализе α-амилазой микроскопических грибов образуется большое количество глюкозы и мальтозы. Среди бактериальных амилаз имеются как сахарогенные, так и декстриногенные. Первые гидролизуют крахмал на 60% и более, вторые – на 30–40%. α-Амилазы микробного происхождения, как и α- и β-амилазы солода, не атакуют α-1,6-глю-козидные связи.

В микроскопических грибах содержится глюкоамилаза, которая катализирует разрыв α-1,4- и α-1,6-глюкозидных связей в крахмале. При катализе этим ферментом от нередуцирующих концов амилозы и амилопектина последовательно отщепляются остатки глюкозы. По месту разрыва связей присоединяется молекула воды, поэтому теоретический выход глюкозы в процессе гидролиза составляет 111,11% к массе крахмала.

Известны три вероятных способа взаимодействия фермента с субстратом (содержащим большое количество цепей): многоцепочный, одноцепочный и комбинированный.

По многоцепочному способу молекула фермента в случайном порядке атакует одну из полисахаридных цепей, отщепляя от нее звено, а затем также в случайном порядке атакует следующие цепи, в том числе, возможно, и атакованную ранее. Таким образом, за время существования фермент-субстратного комплекса происходит только один каталитический акт.

При одноцепочном способе молекула фермента, атаковав в случайном порядке одну из полисахаридных цепей, последовательно отщепляет от нее звенья до полного расщепления цепи. За время существования фермент-субстратного комплекса гидролизуются все доступные для фермента связи.

Комбинированный способ, или способ множественной атаки, заключается в том, что за время существования фермент-субстратного комплекса гидролизуется несколько связей. При этом после отщепления одного звена фермент не отталкивается, а задерживается. Атака происходит с чередованием одно- и многоцепочного способов.

Исследования показали, что α- и β-амилазы осуществляют гидролиз по способу множественной атаки (многоцепочный способ характерен для α-амилазы бактерий).

На отечественных спиртовых заводах для осахаривания крахмала сырья применяют сырцовый (несушенный) солод в виде солодового молока, ферментные препараты (глюкаваморин, амилоризин, амилосубтилин) различного уровня активности или смесь солодового молока и ферментного препарата.

Технология получения солода включает следующие основные процессы: замачивание сырья с достижением влажности 38–40%; проращивание зерна в течение 10 сут в пневматической солодовне в слое толщиной 0,5–0,8 м; измельчение солода в дисковых или молотковых дробилках; дезинфекция солода формалином или раствором хлорной извести и приготовление солодового молока. Солодовое молоко получают смешиванием измельченного солода с водой (4–5 л воды на 1 кг солода).

В солоде, приготовленном из зерна различных злаков, содержится неодинаковое количество каждого из амилолитических ферментов. Например, солод из ячменя имеет высокую α- и β-амилолитическую активность, а солод из проса отличается сильной декстринолитической активностью. Чаще всего готовят смесь из трех видов солода: ячменного (50%), просяного (25%) и овсяного (25%). Запрещается использовать солод из одной культуры при производстве спирта из той же культуры.

Осахаривание представляет собой расщепление крахмалосодержащего сырья на простые сахара с помощью естественных или искусственных ферментов. Обычно из зерна делать напитки намного дешевле, чем на сахаре, да и вкуснее. Поэтому проводится осахаривание сырья. Технология проведения процесса осахаривания бывает горячей и холодной. Давайте подробнее о них поговорим.

Чтобы выработать спирт дрожжи должны вступить в контакт с сахаром. Зерновые культуры обогащены крахмалом, который заменяет сахар. Крахмал состоит из молекул глюкозы, фруктозы и сахарозы. Для дрожжей необходима только одна молекула из сахарной цепочки молекул. Именно поэтому прежде чем объём сусла соединить с крахмалом, его нужно разделить на отдельные молекулы.

Горячая обработка

Зерно помещают во влажную среду, в которой оно прорастает. Начинают активизироваться ферменты, которые перерабатывают крахмал. Солодом называют проросшее зерно. Оно бывает зелёным и белым. Зелёный солод применяют, чтобы осахарить сырьё сразу после появления нужных ростков. Срок его годности всего три дня. После просушивания злак приобретает белый цвет. Его можно хранить дольше. И зелёный и белый солод применяется для процесса осахарения, так как они действуют одинаково.

Плюсы метода

Рассахаривание солодом помогает очень быстро получить сахар, благодаря чему бражка быстрее отыграет. Искусственные ферменты намного медленнее справляются с поставленной для них задачей.

Минусы метода

Недостатки осахаривания с применением солода:

1. Важно соблюдать высокую температуру. При этом следует следить, чтобы сырьё не подгорело;
2. Важно пару часов удерживать температуру на отметке 60 – 72 градуса. Дома такое условие очень трудно соблюсти;
3. Осахарённый объём сусла очень быстро скисает.

Но, не смотря на такие недостатки, горячий метод осахаривания применяется часто.

Процесс проведения осахаривания горячим методом

Ссахаривание для крахмалосодержащего сырья горячим способом проводится следующим образом:

1. Медленной струйкой введите в крупу или муку воду температурой 50 градусов. Чтобы избежать комков важно смесь постоянно помешивать. Один килограмм сырья поглотит около четырёх – пяти литров жидкости. В таре должно остаться 25 процентов свободного места до верха;
2. Подогрейте температуру в ёмкости до 60 градусов и старайтесь её удерживать в течение пятнадцати минут;
3. Когда сырьё закипит, варите его в течение часа – двух. Когда получится однородная кашеобразная масса, значит продукт готов к дальнейшим действиям. При этом важно учесть, что крупа варится дольше, чем мука;
4. Кашу охладите до температуры 65 градусов. Добавьте мелко нарезанный солод и перемешайте. На килограмм каши потребуется 150 грамм солода;
5. Накройте тару крышкой и плотно укутайте тёплыми одеялами, чтобы сохранить тепло. Первые два часа следует сырьё перемешивать каждые полчаса. Затем два часа дайте ему постоять в спокойствии;
6. Для того чтобы сырьё не прокисло, снизьте температуру до 25 градусов и добавьте дрожжи. Для каждого килограмма сырья возьмите 5 грамм сухих или 25 грамм прессованных дрожжей. После их внесения, установите гидрозатвор и поставьте на брожение в темноте при комнатной температуре.

Через 2 – 6 дней брага будет готова.

Холодная обработка

Вместо солода можно использовать такие ферменты как Амилосубтилин и Глюкаваморин. Первый фермент молекулы частично расщепляет, а второй – крахмал полностью превращает в сахар. Холодный процесс осахаривания проще и дешевле горячего. Результат в обеих методах получается почти одинаковый. При приготовлении сусла в него добавляются искусственные ферменты, предварительно разведённые в воде. Крахмал превращается в сахар почти одновременно с процессом брожения.

Плюсы метода

Холодный метод осахаривания могут применять даже те виноделы, которые впервые берутся за приготовление алкогольных напитков. При этом он не нуждается в соблюдении высоких температур. Для переработки крахмалосодержащего сырья не требуется больших трудозатрат.

Минусы метода

Чтобы получить брагу потребуется купить специальный фермент. Брожение длится не 5 – 7 дней, а дольше – 10 – 20. Ферменты в готовом продукте оставляют не очень приятный привкус. Даже если его перегнать несколько раз, вкус не улучшится. Поэтому специалисты, которые изготавливают алкоголь, отдают своё предпочтение натуральному солоду, а не искусственным ферментам.

Процесс проведения осахаривания холодным методом

Холодное осахаривание проводится следующим образом:

• В большую тару поместите сырьё. Залейте его водой температурой 30 градусов. На килограмм крупы, муки, крахмала или макаронных изделий потребуется четыре литра жидкости;
• Добавьте на каждый килограмм сырья по 4 грамма ферментов Амилосубтилина и Глюкаваморина, а также по 5 грамм сухих или 25 прессованных дрожжей. Так как в процессе осахаривания будет много пены, важно чтобы было свободно 30 процентов ёмкости;
• Хорошо всё перемешайте и закройте гидрозатвором. Поставьте тару в тёмном месте при комнатной температуре;
• Длительность брожения от 7 до 25 дней. В случае покрытия сусла тоненькой плёнкой, его следует срочно перегнать, так как началось скисание продукта;
• Когда брага будет готовой, снимите её с осадка и перегоните.

Иногда, чтобы предупредить скисание сусла в него добавляют антибиотики, чтобы ускорить брожение – дрожжи подкармливают, для стабилизации кислотности – используют специальную кислоту. В каком количестве и какой именно фермент нужно взять можно прочитать на упаковке производителя.

Осахариваем крахмал

Солод, смешанный с водой называется солодовым молоком. Такой раствор позволяет провести осахаривание крахмала. Солодовое молоко состоит из фермента (диастаза), который взаимодействует с крахмалом сусла.

Солодовое молоко можно получить из ячменного, ржаного и просяного солода. Их смешивают в пропорции 2:1:1. Полученную массу залейте водой температурой 60 градусов. Через 10 минут слейте жидкость. Массу перемелите с помощью кофемолки и залейте водой с температурой 50 градусов. Хорошо перемешайте до получения белой однородной массы. Для одного килограмма крахмалосодержащего продукта нужно взять 70 грамм солода и пол-литра воды.

Осахаривание крахмала проводится следующим образом:

1. Полученное солодовое молоко смешайте с крахмалосодержащим сырьём и водой. Подогрейте до температуры 60 градусов;
2. Если проводится процесс осахаривания из муки, дайте сырью постоять 8 часов, если процесс осахаривания происходит из картошки – нужно всего пару часов для завершения процесса. Важно, чтобы температура сусла не превышала 65 градусов;
3. После завершения процесса осахаривания важно проверить концентрацию сахаров в сусле и есть ли неосахарённый крахмал. Проверка проводится с помощью йодной пробы;
4. Наличие или отсутствие неосахарённого крахмала проводится с помощью специальной пробы. Возьмите с самого верха 10 миллилитров готового продукта. Хорошо его профильтруйте и добавьте пару капель йодного раствора. Он готовится из половины грамма кристаллов йода, одного грамма йодистого калия и 125 миллилитров воды. Если проба цвет не поменяла, значит, процесс осахаривания завершился. Если проба стала красной, процесс ещё не закончился. Проба может стать фиолетового цвета. Это означает, что процедура осахаривания происходит очень плохо и нужно добавить ещё немного солодового молока;
5. Концентрация сахара проверяется так. Слейте осветлённый слой браги, отфильтруйте и налейте 200 миллилитров в стакан. Опустите в него сахарометр. Качественным продуктом считается тот, который имеет концентрацию сахаров выше 16 процентов и сладковатый вкус.

Кислотность осахарённого крахмала проверяют специальными бумажными индикаторными полосками. Когда сусло будет проверено на осахаривание и кислотность, в него добавляют нужное количество дрожжей и оставляют его бродить. Теперь вы знаете, как происходит процесс осахаривания. Какими способами его осуществляют и с помощью, каких ферментов.

Для производства спирта из крахмалосодержащего сырья (зерно, картофель, крахмал) используются вещества, которые осахаривают крахмал. Это может быть пророщенный солод либо микробные ферменты. Экономически целесообразно использовать для этих целей именно микробные ферментные препараты. По сравнению с солодом ферменты имеют ряд значительных преимуществ, которые обуславливают их широкое применение: для их производства используется более дешевое сырье; осахаривание крахмала под их действием происходит полнее, что позволяет увеличивать выход спирта; ферменты имеют высокую активность и долгий срок хранения; использование ферментов микробного происхождения в высоких концентрациях позволяет значительно ускорить процесс осахаривания сырья и сбраживания сусла.

Для осахаривания используется 2 фермента: и

Альфа-амилаза подготавливает сусло к осахариванию-разжижает его. Глюкоамилаза выполняет непосредственно осахаривание. Для более эффективного производства спирта из зерна и получения максимального выхода из крахмала сырья настоятельно рекомендуется применять ферменты целлюлаза и кислая протеаза.

Приготовление осахаренного сусла.

Исходный продукт (зерно) подлежит размолу на дробилках. Если Вы используете муку или крахмал, этот пункт Вам следует опустить. Крупность помола должна быть как можно мельче. При увеличении крупности помола увеличивается содержание несбраживаемых углеводов в браге.
Полученный помол (мука) смешивается с водой с соотношением 1 массовая часть помола на 4 части воды. Рекомендуется использование воды с остаточной жесткостью не ниже 2.5 (5,0) мг-экв./литр. При применении фермента целлюлаза допускается гидромодуль 1/3,5.

После смешивания в массу дозируется фермент альфа-амилаза в такой пропорции: на 1 кг крахмала вводится 0,33 грамма фермента. После внесения фермента сусло необходимо перемешать.

Массу с внесенным ферментом альфа-амилаза необходимо разварить. Основная цель разваривания — разрушение клеточной структуры, растворение и декстринизация крахмала сырья. В растворимом состоянии крахмал легко осахаривается ферментами. Процесс разваривания происходит при максимально возможной температуре, но не выше 100°С, в течение 60-120 мин. Оптимальная рабочая температура альфа-амилазы 90-95°С. Вполне достаточно кипения массы на слабом огне. Применяя открытый огонь, рекомендуется использовать рассекатель пламени с целью недопущения возможного пригорания сырья. Превышение температуры 100°С в процессе разваривания необратимо инактивирует фермент.

Разваренную массу необходимо охладить до температуры 50-60°С. После этого необходимо внести в сусло второй фермент - глюкоамилаза. Фермент глюкоамилаза вводится в разжиженное сусло при t сусла 55-60°C в следующей дозировке: на 1 кг. крахмала необходимо внести 0,7 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, степени помола). 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.

Ферменты и вносятся в сусло вместе с глюкоамилазой на стадии осахаривания.

Целлюлаза и протеаза не являются обязательными ферментами для процесса осахаривания. Применение Целлюлазы способствует уменьшению количества воды в замесе в процессе осахаривания, что в свою очередь позволяет более эффективно использовать полезный объем емкости. Применение протеазы позволяет увеличить выход спирта. При соблюдении технологического процесса применение целлюлазы и протеазы увеличивает общий выход спирта до 10%.

Ферменты для самогоноварения появились изначально в промышленности. Но постепенно вещества завоевали популярность и стали доступными в домашнем производстве. В целом популярность объяснялась легкостью в использовании, процессы готовки становились стабильными и количество спирта в итоге увеличивалось.

Фермент «Глюкаваморин» для зерновой браги

Именно ферменты помогают получить максимальное количество спирта из сырья. Они более эффективны, чем применение естественных методик, а также их наличие уменьшает количество вредной сивухи в напитке. Это полезный фактор не только для здоровья, но и для вкуса алкоголя.

Ферменты и их преимущества

В качестве ферментов для самогона используются такие препараты, как:

• «Амилосубтилин» - разжижает сырье и подготавливает его к перегонке;
• «Глюкаваморин» - подходит для осахаривания как крахмала, так и некрахмалистых полисахаридов в зависимости от разновидности фермента (виды «Г» и «Ц»);
• «Протосубтилин» - расщепляет белки растительного происхождения, что способствует активизации дрожжей.

Можно использовать несколько ферментов сразу. Но два самых необходимых для процесса – «Амилоубтилин» и «Глюкаваморин». Эти вещества являются основными составляющими и названиями ферментов. В магазинах они могут продаваться под торговыми названиями, поэтому обращайте внимание на состав.

А вот раньше до появления и распространения ферментов пользовались солодом. Сейчас методика неудобная и затратная. В частности, у солода есть такие недостатки, как:

• длительность выращивания растения;
• трудоемкость процесса (промывка, измельчение и переработка солода);
• ферментов в солоде немного;
• длительное осахаривание крахмала;
• ограниченность в площадях по выращиванию солода;
• зеленый солод хранится недолго;
• осахаривание происходит не полностью, при этом теряется алкоголь.

Использование ферментов, в свою очередь, имеет массу преимуществ:

• экономия времени и средств;
• быстрота процессов осахаривания (иногда в течение 2 часов);
• низкие затраты на приобретение ферментов;
• эффективность и полнота процесса;
• срок хранения готового продукта до двух лет.

После ознакомления с преимуществами переработки сырья ферментами, хочется узнать о дозировках. Обычно производители указывают дозу фермента в активных единицах на грамм жидкости для обработки. Иногда винокур самостоятельно корректирует количество фермента в зависимости от технического процесса.

Количество ферментов для процесса

• p - процент содержания в составе вещества, обработка которого предстоит (например, крахмал);
• r - рекомендованная доза активных единиц фермента;
• а - активность фермента в единицах на грамм.

Если сырье для приготовления напитка имеет какие-то недостатки вроде истекающего срока годности, то количество ферментов необходимо увеличить примерно на 25%. В домашних условиях придерживаться правильной и точной дозировки возможности нет, поэтому стоит взять приблизительные значения, чтоб ориентироваться в количестве вещества.

Расчет дозирования ферментов на 1 килограмм сырья:

Интересно то, что если количество ферментов будет меньше необходимого, то сырье будет бродить медленнее. А если незначительно превысить дозировку, то на напитке это не скажется, за исключением чрезмерного использования ферментов.

Если берете 1 килограмм сырья, то использовать можно такую пропорцию:

• 1 грамм - «Амилосубтилин ГЗх1500»;
• 2 грамма - «Глюкаваморин ГЗх3000»;
• 1 грамм - «ЦеллоЛюкс-А 2000»;
• 4 грамма - «Протосубтилин 120».

Основные методики осахаривания ферментами

Существует несколько способов осахаривания. Технологии основаны на разных температурах, при которых происходит гидролиз крахмала. Среди них выделяют:

• горячая методика;
• холодное осахаривание.

В первом случае температура процесса достигает 50-80 градусов Цельсия. В таком состоянии ферменты держат до 20 часов. Преимуществами метода будет минимальный риск заражения сусла, а также эффективность ферментов. Способ чуть более трудоемкий, чем холодное осахаривание.

Последняя методика происходит при температуре около 30 градусов. Во время этого должно происходить брожение. Способ более долгий, а также есть риск скисания браги, поэтому по трудоемкости он незначительно отличается от предыдущего.

Конечно, есть и промежуточные способы осахаривания с помощью ферментов, но они используются индивидуально в зависимости от особенности напитка и технологии производства.

Существуют основные рецепты обеих методик. Горячее осахаривание с помощью ферментов может происходить так:

• Вначале сырье нужно размельчить, очистить от плевел, если такие есть.
• Закипятить воду в таком количестве: 7 литров воды на 1 килограмм крахмала или круп в сырье.
• В горячую воду необходимо добавить сырье, перемешивая жидкость. Для этих целей подойдет даже чистый шуруповерт или дрель. Сыпать сырье лучше всего прямо на насадку, которая вращается.
• После того как смесь остынет до 75 градусов Цельсия, нужно внести вторую половину дозы фермента ампилосубтилина. Перед тем как вносить, его также необходимо разбавить теплой водой в пропорции 1 к 10.
• Последующие полчаса нужно перемешивать сусло. После остывания сусла, в него можно вносить вторую часть фермента ампилосубтилин, а также глюкваморин. Дальше все тщательно перемешивается миксером.
• После того как перемешивание закончилось, сусло закрывают герметично, чтоб оно не заразилось во время остывания.
• По достижении температуры 30 градусов сусло следует перелить для брожения в емкость, куда внесут дрожжи, и дальнейшее действие будет проходить под гидрозатвором.
• Брожение продолжается в течение 4 дней, потом брагу переливают и взбалтывают.

Холодное осахаривание также происходит с использованием ферментов:

• Первый этап очистки идентичный.
• Подготовка 7 литров воды на килограмм крахмала в сырье. Температура воды - до 35 градусов Цельсия. Емкость при этом не заполнять более чем на 70%.
• В воду лучше добавить антибиотик «Доксициклин» (1 таблетка на 20 литров браги).
• Необходимо следить за кислотностью, она должна находиться в рамках 5–5,5 рН. Если значение отличается, регулируют с помощью пищевых кислот.
• В емкость вливается половина воды, а к ней добавляется смесь из ампилосублитина и глюкваморина по дозировке из таблицы.
• Иногда добавляют пеногаситель «Софэксил» – 1 мл на 20 литров жидкости.
• Далее добавляется сырье и все перемешивается.
• Следом кидают дрожжи и доливают воду.

Брага должна перебродить, только тогда ее можно использовать для перегонки. Если она покрылась пленкой, то, скорее всего, что продукт скис и непригоден для дальнейшего употребления. Использование ферментов практически безвредное, но вкус напитка может отличаться, особенно если человек делает самогон с ферментами впервые. Все зависит от субъективного восприятия, поэтому кто-то любит напитки на солоде или других растениях, а кто-то использует ферменты и не видит разницы.