Теорія готування цукрової браги

Мета цієї статті - коротко ознайомити початківців самогонників з основними процесами, які протікають в цукровій брагу. Розповісти про вплив різних чинників на кінцевий результат. Ми сподіваємося, що після прочитання матеріалу при складанні свого рецепта браги з цукру ви будете діяти усвідомлено, а не на дотик.

вступ

Чому у одних на виході виходить спирту ледь 500 мл / кг, а інші без видимих ​​причин легко виходять на 650 мл / кг? Чому буває, що брага готова через 3-4 дня, а іноді бродить тижнями?

Для початку варто сказати про те, що цукрова брага для кубової дистиляції і для безперервної бражної колони - дві великі різниці. Якщо при кубової дистиляції метою є отримання браги максимальної фортеці, то для НБК мета - максимальний вихід спирту з кілограма цукру при мінімальному часу зброджування. Для кубової дистиляції ці чинники теж важливі, але вони відходять на задній план, коли ми починаємо вважати втрати.

покрокова технологія приготування цукрового самогону від закладки інгредієнтів до перегонки знаходиться за посиланням.

Втрати спирту при кубової дистиляції

Поясню на прикладі: кубовая дистиляція - заливаємо в куб 10 літрів 12% браги і перегонимо її як годиться в спирт-сирець без відбору «голів» і «хвостів».

Зазвичай все женуть до 98-99 градусів в кубі, решта - в каналізацію. Залишкова фортеця барди становить від 1 до 2,2%, візьмемо середнє - 1,6%. Питання: скільки спирту потрапить в каналізацію?

При середньої міцності погона 50% маємо систему з двох рівнянь з двома невідомими:

Х + Y = 1,2-

Х / 0,5 + Y / 0,016 = 10, де:

• 1,2 - обсяг спирту в 10 літрах браги;
• Х - кількість спирту в відборі;
• Y - кількість спирту в барде.

Вирішуємо систему, отримуємо, що Х = 1,07, а Y = 0,13.

висновок: при фортеці браги 12% ми відправляємо в каналізацію близько 11% спирту. Якщо ж фортеця браги 10%, то втрати складуть 14%, ну а при фортеці 8% пропаде п`ята частина.

Звідси і прагнення до максимальної фортеці браги при кубової дистиляції. Нам потрібно знайти гідромодуль, при якому цукор набрід повністю і буде досягнута необхідна максимальна міцність.

Гідромодуль - це відношення обсягу води в брагу до кількості цукру в кілограмах.

Раціональний гідромодуль при кубової дистиляції браги

Як відомо, теоретичний вихід спирту з 1 кг цукру становить 681 мл (детально це питання було розглянуто в статті про кількості спирту з цукру), Але на практиці ця цифра є недосяжною.

Основним біохімічним процесом бродіння є перетворення зброджуваний цукрів в етиловий спирт і діоксид вуглецю, що описується рівнянням Гей-Люссака:

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

З 180,1 г глюкози можна отримати 92,1 г етилового спирту і 88 г діоксиду вуглецю. Але поряд з цими первинними продуктами частина цукрів витрачається на освіту побічних вторинних продуктів, в результаті виходить не 92,1 г, а приблизно 87 г етилового спирту.

Таким чином, практичний вихід спирту з 1 кг цукру становить не 184/342 = 0,538 кг / кг, а приблизно 174/342 = 0,509 кг / кг або 0,645 мл / кг.

Однак існують ще й виробничі втрати, наприклад, від 0,5 до 1,2% спирту може губитися разом з газами бродіння при температурі 30 ℃ і в залежності від фортеці браги.

Кількість води, яку треба додати на 1 кг цукру для досягнення заданої фортеці готової браги, розрахуємо за формулою:

V = 53 + 645 * (100 / КБ - 1) - Д, де:

• V - необхідний обсяг води (мл);
• Д - кількість води в дріжджах (для пресованих 0,75 від ваги, для сухих дорівнює 0, якщо вода для разбражіванія береться з бродильної ємності, якщо немає, то по факту);
• КБ - фортеця браги (% об.);
• 53 - кількість води, необхідне для реакції розщеплення сахарози (мл / кг);
• 645 - максимальний практичний вихід спирту з кг цукру (мл / кг).

Для хлібопекарських дріжджів фортеця готової браги становить 12%:

V = 53 + 645 * (100/12 - 1) - 0 = 4783 мл, гідромодуль 4,8.

Для спиртових зі стійкістю до 14%:

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

Отримані величини гідромодуль можна розглядати лише як максимальні для досягнення заданої фортеці.

Життя вносить свої корективи. Цілком можливий варіант, коли сухі дріжджі витримають не 12%, а 12,5-13% фортеці браги, пресовані іноді підносять сюрпризи, працюючи мало не до 14%. Тобто ми не можемо бути впевнені в цих цифрах, тому визначення оптимального гидромодуля виходить за рамки простої арифметики.

Якщо цукор закінчиться, а дріжджі залишаться активними, вони почнуть зброджувати свій енергетичний резерв - глікоген, потім амінокислоти і білки своїх менш сильних або загиблих побратимів. В результаті отримаємо в надлишку ізоаміловий спирт, азотні і сірчисті з`єднання з невимовним «ароматом».

Але навіть якщо немає надмірного по відношенню до можливостей дріжджів кількості води, і вони заснуть при розрахунковій фортеці браги, процес напрацювання домішок продовжиться. У брагу і в клітинної рідини дріжджів достатню кількість ферментів, і вони не сплять. Тому не варто перетримувати брагу на освітленні.

Ну а якщо бродіння проводиться ще й без гідрозатвори, то в ємність надходить кисень і різні мікроорганізми. Брага заражається ОЦТОВОКИСЛОГО бактеріями і починається переробка спирту в оцет. І що найгірше - цей процес відбувається з виділенням газу. Брага булькає, створюючи враження, що цукор ще не вибродівшєє.

Вважається правильним розраховувати ятати так, щоб дріжджі гарантовано заснули, залишивши невелику кількість не перероблених цукрів.

Тому при кубової дистиляції для хлібопекарських дріжджів, виходячи з критерію максимальної фортеці браги 12%, рекомендується гідромодуль 4,5, а для спиртових (14%) - 3,9.

Гідромодуль цукрової браги для переробки на НБК

Якщо ми готуємо цукрову брагу для переробки на НБК, то тут можливий досить широкий діапазон зміни гидромодуля. Так як спирт витягується з браги на 100% незалежно від її фортеці, то критерій фортеці браги відходить на задній план, а оцінюють вплив гидромодуля на якість браги, швидкість зброджування і інші параметри.

Для ілюстрації наведемо результати відомого експерименту. В однакових умовах було поставлено дві ємності з брагою. В обидві ємності засипано однакову кількість цукру з одного мішка, додані сухі хлібопекарські дріжджі з розрахунку 20 грам на 1 кг цукру і вода: в першу ємність 5 літрів на 1 кг цукру, в другу - 10.

Бродіння в першій ємності закінчилося на 5 день, в другій - в 2 рази швидше.

Перегонка «насухо» відразу після закінчення бродіння показала однакову кількість спирту в обох випадках, але ось склад спирту-сирцю сильно відрізнявся.

Кількість домішок в перерахунку на абсолютний спирт (мг / л)

Гідромодуль	5: 1	10: 1
альдегіди	100	143
ефіри	170	220
сивушні масла	7500	5200
в тому числі:
пропанол	440	1100
изобутанол	1300	1 000
ізоамілол	5900	3040

висновок: збільшення гидромодуля в 2 рази призвело до зменшення кількості сивушного масла в 1,5 рази, але в ті ж півтора рази збільшило кількість головних домішок. Загальна кількість домішок не більше 8000 мг / літр або менше 1%.

Для оцінки впливу гидромодуля на швидкість зброджування неодноразово проводилися експерименти. Для браги, призначеної до перегонці на НБК, оптимальної гідромодуль 5,8-6.

При відсутності будь-яких добавок, підкислення, підгодівлі і внесення дріжджів в кількості, що дорівнює 10% від ваги цукру при температурі закладки близько 30-32 градусів, вже на третю добу отримуємо готову до перегону брагу. При зниженні гидромодуля до 4,4 час зброджування зростає на добу.

Температура бродіння браги

Особливе значення це має для кубової дистиляції. При однаковій закладці зброджування може розтягнутися від двох діб до 5 і навіть більше, в залежності від температури навколишнього середовища і обсягу бродильної ємності.

Оптимально для більшості сухих хлібопекарських дріжджів зброджування при температурі близько 30 градусів, після саморазогрева температура може досягати і 34-36 градусів. Тут нема чого боятися, це нормально. Але ось при температурі близько 25-27 градусів бродіння може тривати і 5 днів, а при 20-23 градусах - з подивом можна виявити, що бродіння не закінчилося і через тиждень.

Крім того, слід враховувати, що саморозігрів починає себе проявляти тільки в ємностях від 60 літрів, в малих 10-20 літрових його вплив мізерно, тому їх потрібно ретельніше утеплювати.

Для великих ємностей, що вміщають близько 200 літрів, в літній час, процес саморазогрева настільки великий, що вимагає постійного контролю і регулювання температури, так як для більшості сухих хлібопекарських дріжджів температура браги в 38-40 ℃ є критичною. Знижувати температуру потрібно плавно, оскільки температурний шок може привести дріжджі до загибелі. Найкраще заздалегідь передбачити в ємності невеликої змійовик з можливістю подачі охолоджуючої води.

При застосуванні спиртових або винних дріжджів варто уважно ознайомитися з інструкцією. Деякі раси не дружать з підвищеною температурою і гинуть вже при 30-32 ℃. Але спиртові і винні дріжджі для цукрової браги - явне надмірність.

дріжджі

Кількість дріжджів дуже серйозно впливає на швидкість і повноту зброджування. При концентрації цукру вище 10% дріжджі втрачають можливість розмножуватися. Концентрація ж цукру в закладці навіть при гідромодуль 4,5 складає під 20%. Тому дріжджів доводиться боротися з сахарозою в своєму стартовому складі і особливу увагу потрібно приділяти їх початковим кондицій. Головним критерієм має бути свіжість дріжджів, а бренд на пачці має другорядне значення.

Загальноприйнято додавати дріжджі з розрахунку 20 грам сухих або 100 грам пресованих на 1 кг цукру. Співвідношення між сухими і пресованими пояснюється просто: в пресованих приблизно 75% води і 25% самих дріжджів. Цим же пояснюється і відчуття, що в цих пропорціях пресовані ніби як краще працюють. Їх просто більше!

Закладка меншої кількості дріжджів призводить до значного збільшення часу зброджування. Наприклад, якщо закласти 70 грам пресованих дріжджів замість 100, то потрібно бути готовим до подвоєння часу бродіння. Дуже важливо використовувати близьку до рекомендованої ятати дріжджів, це не тільки знизить час бродіння, але і кількість непотрібних домішок.

Ще потрібно звернути увагу на матеріали, використовувані в бродильних ємностях. Мідь для дріжджів - отрута, тому до закінчення бродіння ніяких контактів з мідними трубками, посудом тощо.

цукор

Технологія отримання цукру навіть на одному заводі може бути різною. При рафінуванні, його розчин піддають углеванію. Для цього використовують як деревне вугілля, так і кістяний, причому другий більш ефективний для освітлення, знебарвлення цукру.

Тому, вибираючи рафінований цукор, потрібно орієнтуватися не стільки на виробника, скільки на запах і колір. Застосування кістяних вугілля надає цукру легкий запах козеїну.

Жовтуватий колір цукру-піску говорить про його меншою очищення і можливої ​​лужної реакції в розчині (слабке рожеве забарвлення фенолфталеїну). На це в останні роки досить часто наштовхуються наші колеги.

Для дріжджів потрібне кисле середовище, тому є сенс відкоригувати кислотність додаванням одного-двох грам лимонної або ортофосфорної кислоти на 1 кг цукру. Якщо ж полінуватися, то бродіння може затягнутися. Втім, потрібно знати міру - надмірне підвищення кислотності браги призводить до істотного збільшення загальної кількості метаболітів і зниження вмісту спирту в зрілої брагу.

Оптимальною для спиртового бродіння є рН сусла близько 4-4,5.

освітлення

Якщо пропорції в замісі обрані правильно, то дріжджі впадають в анабіоз, переробивши весь цукор або залишивши його по мінімуму в брагу. В цьому випадку відбувається швидке освітлення браги протягом буквально 10-12 годин.

Якщо цукру недостатньо, щоб дріжджі напрацювали в брагу необхідну для припинення активності концентрацію спирту, то освітлення чекати не варто. Потрібно відразу ж переганяти брагу. В іншому випадку накопичені ферменти в відсутності альтернативи починають процес автолізу - самосбражіванія дріжджів.

Якщо ж виходу немає і своєчасна перегонка неможлива, то потрібно додати в брагу «хвости» від попередньої перегонки. Піднявши фортеця браги на 3-4%, ми не тільки почнемо процес швидкого освітлення, але і законсервуємо її.

Цікаво, що якщо цукру в розчині більше 20%, то дріжджі спочатку знаходяться під впливом великого осмотичного тиску. Частина їх гине відразу, і починається автолиз. Зброджування затягується, домішок напрацьовується по максимуму.

Як недостатнє, так і надмірно велика кількість цукру призводить до отримання смердючого самогону. Зрозуміло, що теж можна сказати і про гідромодуль - це взаємопов`язані речі.

Процес освітлення додає 1-2 відсотка до фортеці браги, але за цей час напрацьовується до 30% всіх домішок. Причому в першу чергу ефірів - в результаті реакції кислот зі спиртами. Щоб зменшити напрацювання домішок при освітленні, потрібно проводити весь процес при знижених температурах, наприклад, в погребі.

Якщо брага надалі йде на ректифікацію, то краще її НЕ освітлювати. Напрацьовані ефіри - дуже важко видаляється домішка. Якщо ж кінцевою зупинкою є самогон, то утворені складні ефіри пом`якшать його смак, а випарується за час освітлення Неконденсовані газоподібні сполуки азоту і сірки, знижують неприємний запах дистиляту.

Освітлення має сенс для фруктово-ягідних браг. Тут навпаки потрібно якомога довше потримати вино на дріжджах для напрацювання енантового ефірів. Саме на їх основі буде формуватися аромат майбутнього напою.

Бентоніт для примусового освітлення

Освітлення бентонітом прийшло до нас з виноробства. Там, відстояне і декантирувати вино освітлюють від сухого залишку. Незважаючи на це, в найкращих винах навіть після багаторічної витримки допускається осад.

Для виробництва спирту-сирцю застосування бентоніту для освітлення браги абсолютно даремний, а в певних випадках і шкідливий технологічний прийом. Бентоніт не покращує якість спирту-сирцю.

Єдина видима користь від освітлення браги, в тому числі і з застосуванням бентоніту - деяка її дегазація. Це дозволяє зменшити піну в кубі і збільшити навалювання з 2/3 куба до 80-90%.

Реальна потреба в цьому може виникнути тільки при переробці великих по відношенню до можливостей обладнання обсягів браги. З іншого боку, якщо при нагріванні браги в кубі по досягненню температури в 70-75 градусів зробити паузу, зупинивши нагрів на 20-30 хвилин, то дегазація браги буде набагато більш повної.

Особливо варто застерегти від використання бентоніту самогонників, які застосовують для першої перегонки НБК або навіть просто мідні кільця.

Причини зрозумілі і майже ті самі, через які жорстко забороняють зливати отриманий після освітлення бентонітовий осад в каналізацію:

• потрапляння навіть невеликої кількості бентонітової суспензії в насадку тягне за собою її стійке забруднення, вимити яке практично нереально.
• найменші сліди бентоніту в брагу різко змінюють поверхневі властивості насадки;
• коли брага закінчується, насос почне закачувати осад. При наявності бентоніту це заб`є і шланги з насосом, і насадку, розсуваючи горизонти для трудового подвигу з кожною хвилиною.

Загалом краще залишити бентоніт кішкам, а собі заощадити час і гроші.

інвертування

Серед наших колег, які готують в невеликих кількостях цукровий самогон для вживання, а не як сировину для подальшої ректифікації, поширене приготування браги на інвертованому цукрі.

Якщо розчинити цукор у воді, його кристали розпадаються на молекули сахарози, що представляють собою з`єднані разом молекули глюкози і фруктози. Лише невелика частина сахарози розпадеться на складові.

Якщо додати в розчин лимонну кислоту і прокип`ятити протягом 2 годин, то відсотків 70-80 сахарози розвалиться на складові. Причому до 85% фруктози буде не в розгорнутій формі, яку переробляють дріжджі, а в кільцевої. Цей розчин і називається инверта.

Різниця в процесі зброджування

Якщо дріжджі додати в звичайний розчин цукру, вони, переробляючи нечисленну глюкозу, відразу починають виробляти фермент інвертаза (сахараза). Цей фермент виступає як каталізатор розщеплення сахарози на складові і перетворять фруктозу в потрібний вид. Ферменти працюють автономно і накопичуються в розчині. Чим вище їх концентрація, тим швидше сахароза перетворюється в зброджувані форми. З підвищенням концентрації алкоголю вироблення ферментів падає, але їх концентрація до цього моменту вже надлишкова.

В першу чергу дріжджі переробляють глюкозу, і тільки коли вона закінчується переходять до вже перетвореної в зброджувані форми фруктозі. Дріжджі, хоч і знижують з підвищенням спиртуозності браги свою активність, з максимально можливою швидкістю закінчують роботу.

При попередньому інвертуванні з самого початку в розчині досить багато глюкози і несбражіваемих фруктози, і деякий кількість не розпалася сахарози. Поки глюкози більше 0,4%, дріжджі не виробляє ферментів, що розщеплюють сахарозу і перетворюють фруктозу в зброжує форму.

Через пару днів, бурхливо набродах майже половину спирту, дріжджі стикаються з необхідністю змінювати раціон харчування. Але ферменти за цей час ніхто не намагався виділяти і зброджуваний форм фруктози просто немає. Активність же дріжджів вже похитнулася під вантажем наброженного спирту. Але діватися нікуди, і вироблення ферментази починається. Два дня глюкозной вакханалії дарма не минули, і тепер їх потрібно надолужити. Тому друга стадія зброджування фруктози затягується, а бродіння йде менш інтенсивно. Настільки повільніше, що багато самогонники, не дочекавшись повного зброджування, зупиняють процес, відзначаючи при цьому, що вихід спирту менше на 50-70 мл з 1 кг цукру.

В цілому, як показують експерименти, час повного зброджування браг з інвертованим цукром приблизно на добу більше, ніж зі звичайним цукром. Вихід готового продукту помітно не відрізняється. Різних домішок з неприємним запахом і сивухи набражівается менше. Смакові якості, якщо це поняття можна застосувати до цукрового самогону, вище.

Якщо мета - самогон, інвертувати варто. Якщо спирт-сирець, призначений для подальшої ректифікації, інвертування цукру - непотрібні витрати часу і грошей.