Fermentacija alkohola. Reakcija alkoholne fermentacije glukoze

Postupak fermentacije smatra se integralnom osnovom za proizvodnju raznih prehrambenih proizvoda - pekarskih proizvoda, mliječnih proizvoda, fermentiranog povrća. Također, ovaj proces je od velike važnosti u proizvodnji piva, proizvodnji vina i proizvodnji alkohola. Na početku fermentacije najjednostavniji ugljikohidrati pretvaraju se u etanol, ugljični dioksid i drugi elementi. To je osnova fermentacije.

Proces metabolizma kvasca

Da bi se dobila alkoholna fermentacija, patogeni, mikroorganizmi kvasca, fermentiraju monosaharide, osobito glukozu. Pod njihovim utjecajem, podvrgava se fermentaciji, a kao posljedica toga je izlaz etil alkohol i ugljični dioksid. U određenom okruženju, fermentacija se može odvijati na uštrb bakterija i plesnivih gljivica. Sljedeća reakcija je alkoholna fermentacija glukoze. Nakon završetka, konačni produkt se odvoji od sladovine destilacijom. Zatim se alkohol pročisti frakcijskom destilacijom. Kako bi se povećao rast kvasca, sladovina se prozračuje (zasićena zrakom, dušikom ili drugim plinovima). Tada nastaju anaerobni uvjeti koji osiguravaju fermentaciju i nakupljanje alkohola. Zahvaljujući tim uvjetima sprječava se oksidacija alkohola u octenu kiselinu, vodu i ugljični dioksid. Za dobivanje fermentacije koncentracija glukoze je od 10 do 15%, a temperatura ne smije biti veća od 30 ° C. Gustoća šećera manja od 10% nepovoljna je za fermentaciju. A pri koncentraciji od 30-35% fermentacija prestaje. Spontana fermentacija može se dogoditi tijekom neadekvatnog skladištenja proizvoda koji sadrže šećer: marmelade, sirupa, soka, meda, bobica. I to postaje uzrok njihove štete.

Postupak kemijske fermentacije

Za kvasac, alkoholna fermentacija odvija se u dvije faze:

• Stupanj oksidacije je konverzija šećera u piruvičnu kiselinu. Kada se to dogodi, formiranje dvije molekule NAD (enzim koji postoji u živim stanicama), a to je srednji vodikov atom.
• Faza redukcije se sastoji u prijenosu molekule vodika na konačni atom. Konačni akceptor postaje glavni proizvod fermentacije.

Kvasac sadrži poseban enzim koji formira octeni aldehid putem kemijskih reakcija. On ulazi u odnos s ugljičnim dioksidom i pretvara se u etanol uz pomoć dehidrogenaze. Postupak fermentacije dovršava oporabu acetaldehida.

Glavni proizvod fermentacije

Jednostavni ugljikohidrati (fruktoza i glukoza) najlakše proći kroz proces fermentacije. Kao što je ranije spomenuto, alkoholno vrenje uzrokuje kvasac. Po vrsti se distribuiraju na kulturne i divlje proizvode.

Kultivirani kvasac podijeljen je na oblike dna i gornje fermentacije. Te se skupine razlikuju u fermentacijskim i temperaturnim uvjetima u kojima započinje proces fermentacije. Zemljani kvasci karakterizirani su stvaranjem precipitata i lutaju na temperaturi ne višoj od 10 ° C.

Konjska se skupina dobro razvija na temperaturi od 30 ° C i skuplja se uglavnom u pjeni proizvoda. Zbog svoje aktivnosti, reakcija alkoholne fermentacije se odvija brže, te obrađuju više šećera, što povećava postotak jačine alkoholnog proizvoda.

Korištenje kultiviranih krajnjih proizvoda kvasca daje ugodnu aromu i okus.

Divlji kvasac ima prilično malu sposobnost fermentacije. Kada su fermentirani, nastaje manje od 10% alkohola. Oni proizvode tvari koje kvare okus i miris konačnog proizvoda. Tijekom reprodukcije, ti kvasci ne dopuštaju proizvodnju korisnih tvari u procesu fermentacije željene mikroflore.

Nusproizvodi za fermentaciju

Tijekom procesa fermentacije u primarnim sirovinama koje sadrže alkohol u malim količinama počinju se stvarati bočne sirovine molekularne razgradnje: glicerin, octena kiselina i aldehid, proizvodi razgradnje alkohola (butil, amil, izobutil i drugi viši alkoholi). Njihova proizvodnja nastaje tijekom razgradnje aminokiselina. U proizvodnji se nusproizvodi za fermentaciju nazivaju "fuselna ulja".

Konačna sirovina mnogih sekundarnih proizvoda je acetaldehid. U velikoj dozi prekida fermentaciju. Stoga, kvasac pomoću kemijskih procesa pretvara ga u etanol i fermentaciju sekundarnih sirovina. Nusproizvod je sastavni dio alkoholne fermentacije. Sekundarne tvari su uključene u stanični metabolizam kvasca.

Fermentacija šećera za proizvodnju sladovine

Bez procesa fermentacije nemoguće je dobiti početnu sladovinu za proizvodnju alkohola i koristiti je u proizvodnji vina. Kvasac - uzročnici fermentacije. Oni obrađuju glukozu koja se nalazi u plodovima grožđa. Za fermentaciju se koristi kvasac roda saccharomycete. Također se mogu koristiti prirodni kvasci na koži grožđa.

Za dobivanje visokokvalitetnog vinskog sladoleda, proces fermentacije mora se odvijati na određenom temperaturnom režimu. Na normalnoj temperaturi, reakcija fermentacije glukoze će se provesti na ispravnoj razini. Optimalna temperatura za proizvodnju crnog vina - je 27-30 stupnjeva C. Za proizvodnju bijelog vina nije dopuštena previsoka temperatura.

Proizvodnja sladovine za crvena vina provodi se fermentacijom i maceracijom. Budući da je tekućina iz crvenog grožđa bezbojna, sladovina se nanosi na njenu kožu. Sadrži sredstva za bojenje (antocijanina) koja su potrebna za proizvodnju crvenih vina.

Alkoholna fermentacija i maceracija provode se istovremeno. No proces fermentacije traje ne više od dva tjedna, a maceracija može trajati i do mjesec dana. U velikoj mjeri ovisi o vrsti grožđa. Nakon što su svi procesi završeni, vino-pivar se također podvrgava čišćenju i ponovnom punjenju. Sama metamorfija alkoholne fermentacije vinske kaše bit će gotova kad se obradi sav šećer.

Korištenje procesa alkoholnog vrenja u industriji

Jedno od glavnih područja u kojima se koristi fermentacija kvasca je prehrambena industrija. Konkretno, u proizvodnji alkoholnih pića, alkoholna fermentacija glukoze se koristi kao glavni postupak za dobivanje početne supstance. I pekarska proizvodnja temelji se na takvoj fermentaciji.

U proizvodnji alkohola koriste konjski kvasac. Vrlo brzo fermentiraju šećer. Međutim, otporni su na alkohol. Kvasac ima veliku ulogu u industriji piva. U vinarstvu se neko vrijeme nije koristio poseban kultivirani kvasac. Za proizvodnju vina koriste se sirovine, koje se nalaze na grožđu. Uz njegovu pomoć, došlo je do alkoholne fermentacije kvasca kako bi se dobili potrebni proizvodi.

No, uvođenjem kulturnih skupina u proizvodnju vina postalo je moguće dobiti brzu fermentaciju i, kao rezultat, stvoriti čistiju vrstu proizvoda. Također, alkoholna fermentacija se koristi u proizvodnji kaše.

Još jedna vrsta pića

Braga je alkoholno piće koje se dobiva fermentacijom kvasca i šećera. Nakon nekog vremena, alkoholna fermentacija glukoze proizvodi masu koja sadrži alkohol za naknadno pročišćavanje (destilaciju). Cijeli taj proces odvija se tijekom fermentacije šećera pomoću kvasca.

Važna komponenta kaše

Tijekom fermentacije održava se određena temperatura - od 22 do 30 stupnjeva C. Na nižim temperaturama ova skupina kvasca ima sporije fermentacijske procese. To neće dati točnu proizvodnju konačnog alkoholnog pića. I na temperaturi iznad određene norme, oni će umrijeti. kvasac, i proces fermentacije se neće dogoditi.

Glavni sastavni dio u pripremi alkoholnih pića su kvasci. Za nabavu takvog napitka, kao kaša od šećera, koristi se poseban alkoholni kvasac gornje fermentacijske skupine.

Koja je voda potrebna za alkoholno vrenje?

Za proizvodnju napitaka koji sadrže alkohol mora se koristiti voda. Za njezine visoke zahtjeve. Savršena voda - bezbojna, prozirna. Ne smije imati miris i okus. Za fermentiranje kvasca pokazalo se da su visokokvalitetni, prednost se daje vodi s niskim sadržajem soli kalcija i magnezija. Smatra se da je najbolje koristiti tekućinu arteški bunari.

Za proizvodnju alkoholnih proizvoda koristi sirovu vodu. Sadrži potrebne molekule zraka koje su potrebne kvascu. Fermentacijska voda se pročisti filtracijom.

Trajanje fermentacije kvasca

Vrijeme potrebno da kvasac fermentira sav šećer ovisi prvenstveno o temperaturi. Također je važna kvaliteta kvasca. Prihvatljivo vrijeme fermentacije - od 7 do 14 dana. Proizvodnja konačnog proizvoda alkoholne fermentacije smatra se završenom ako na površini nema siktanja i mjehurića. Također, kaša od šećera s potpunim procesom fermentacije ima gorko-gorak okus.

Ako je slatkast okus, onda je kvasac umro tijekom procesa bez prerade šećera. To je zbog nepoštivanja temperature, kvalitete vode i kvasca.

Filtracija konačnog alkoholnog proizvoda

Nakon fermentacije kvasca, najjednostavniji ugljikohidrati, posebice glukoza, proizvode etanol, plin, energiju. Nastalo alkoholno piće mora se filtrirati. U tu svrhu uklanjaju se ostaci kvasca i nusproizvodi fermentacije.

Pročišćavanje se provodi uz pomoć posebnih uređaja metodom rektifikacije (odvajanje u različite komponente tekućih smjesa). Takva filtracija se podvrgava prvom alkoholu (sirovom). Proizvod koji sadrži alkohol, pročišćen ovom metodom, nema štetnih nečistoća, estera i ima meku i visoku čvrstoću.

Dodatne metode čišćenja

U proizvodnji rabljenog kemijskog čišćenja završni proizvod fermentacije kvasca. Za njegovu uporabu, lužine se koriste za uklanjanje štetnih kiselina i estera. Kada su izloženi alkalijama, eteri su saponificirani, a istovremeno se oslobađa alkohol.

Za uklanjanje proizvedenih aldehida i sporednih spojeva koristi se slaba otopina kalijevog permanganata. On oksidira štetne nečistoće. Metode pomoćnog čišćenja uključuju filtriranje aktivnim ugljenom. To je izvrstan apsorber raznih nečistoća sadržanih u sirovom alkoholu.

Drugi način čišćenja alkohola u industriji je njegova toplinska obrada. Pri zagrijavanju do određenih temperatura u konačnom proizvodu dolazi do razgradnje opasnih nečistoća. Maksimalni temperaturni režim pri kojem se odvija toplinska obrada je do 140 stupnjeva C. Traje 10-15 minuta.

zaključak

Alkoholna fermentacija je najistaknutiji kemijski proces. Ali ništa čudno u tome. Osim proizvodnje alkoholnih pića, kroz ovaj proces možete dobiti različite kiseline, glicerin i medicinski etanol.