Fermentacja alkoholowa. Reakcja fermentacji alkoholowej glukozy

Proces fermentacji jest uważany za integralną bazę do produkcji różnych produktów spożywczych - pieczywa, produktów mlecznych, fermentowanych warzyw. Również ten proces ma ogromne znaczenie w warzeniu, produkcji wina i produkcji alkoholu. Na początku fermentacji najprostsze węglowodany są przekształcane w etanol, dwutlenek węgla i inne elementy. To jest podstawa fermentacji.

Proces metabolizmu drożdży

Aby uzyskać fermentację alkoholową, patogeny - drożdżowe drobnoustroje - fermentują monosacharydy, w szczególności glukozę. Pod ich wpływem ulega fermentacji, w wyniku czego powstaje alkohol etylowy i dwutlenek węgla. W określonym środowisku fermentacja może odbywać się kosztem bakterii i pleśniowych grzybów. Następna jest reakcja fermentacji alkoholowej glukozy. Po zakończeniu, produkt końcowy jest oddzielany od brzeczki przez destylację. Następnie alkohol oczyszcza się metodą destylacji frakcjonowanej. W celu zwiększenia wzrostu drożdży brzeczka jest napowietrzana (nasycona powietrzem, azotem lub innymi gazami). Następnie tworzone są warunki beztlenowe w celu zapewnienia fermentacji i gromadzenia alkoholu. Dzięki tym warunkom zapobiega się utlenianiu alkoholu do kwasu octowego, wody i dwutlenku węgla. Aby uzyskać fermentację, stężenie glukozy wynosi od 10 do 15%, a temperatura nie powinna przekraczać 30 ° C. Gęstość cukru mniejsza niż 10% jest niekorzystna dla fermentacji. A w stężeniu 30-35% fermentacja ustaje. Spontaniczna fermentacja może wystąpić podczas niewystarczającego przechowywania produktów zawierających cukier: dżem, syropy, sok, miód, jagody. I to staje się przyczyną ich obrażeń.

Proces fermentacji chemicznej

W przypadku drożdży fermentacja alkoholowa odbywa się w dwóch etapach:

• Stopień utleniania polega na konwersji cukru do kwasu pirogronowego. Kiedy to nastąpi, powstają dwie cząsteczki NAD (enzymu, który istnieje w żywych komórkach), a to jest pośredni atom wodoru.
• Etap redukcji polega na przeniesieniu cząsteczki wodoru do końcowego atomu. Ostateczny akceptor staje się głównym produktem fermentacji.

Drożdże zawierają specjalny enzym, który tworzy aldehyd octowy w wyniku reakcji chemicznych. Wchodzi w związek z dwutlenkiem węgla i przekształca się w etanol za pomocą dehydrogenazy. Proces fermentacji kończy odzyskiwanie aldehydu octowego.

Główny produkt fermentacji

Proste węglowodany (fruktoza i glukoza) najłatwiej poddają się procesowi fermentacji. Jak wspomniano wcześniej, fermentacja alkoholowa jest spowodowana przez drożdże. Według rodzaju są dystrybuowane na produkty kulturalne i dzikie.

Hodowane drożdże dzieli się na formy fermentacji dolnej i górnej. Grupy te różnią się warunkami fermentacji i temperaturą, w których rozpoczyna się proces fermentacji. Mielone drożdże charakteryzują się tworzeniem osadu i wędrują w temperaturze nie wyższej niż 10 ° C.

Grupa koni rozwija się dobrze w temperaturze 30 ° C i jest zbierana głównie w pianie produktu. Ze względu na swoją aktywność reakcja fermentacji alkoholowej zachodzi szybciej i przetwarzają więcej cukru, co zwiększa procentową zawartość alkoholu.

Zastosowanie kulturowych produktów końcowych drożdży daje przyjemny aromat i smak.

Dzikie drożdże mają dość małą zdolność fermentowania. Gdy są fermentowane, powstaje mniej niż 10% alkoholu. Wytwarzają substancje, które psują smak i zapach produktu końcowego. Podczas rozmnażania drożdże te nie pozwalają na wytwarzanie użytecznych substancji w procesie fermentacji pożądanej mikroflory.

Produkty uboczne fermentacji

Podczas procesu fermentacji w podstawowych surowcach zawierających alkohol w małych ilościach zaczynają się tworzyć boczne surowce rozpadu molekularnego: gliceryna, kwas octowy i aldehyd, produkty rozkładu alkoholu (butylo, amyl, izobutyl i inne wyższe alkohole). Ich produkcja następuje podczas rozkładu aminokwasów. W produkcji produkty uboczne fermentacji nazywane są "olejami fusel".

Końcowym surowcem wielu produktów wtórnych jest aldehyd octowy. W dużej dawce przerywa fermentację. Dlatego drożdże wykorzystujące procesy chemiczne przekształcają je w etanol i fermentację surowców wtórnych. Produkt uboczny jest integralną częścią fermentacji alkoholowej. Substancje wtórne biorą udział w komórkowym metabolizmie drożdży.

Fermentacja cukrów do produkcji brzeczki

Bez procesu fermentacji nie można uzyskać początkowego brzeczki do produkcji alkoholu i wykorzystać go do produkcji wina. Drożdże - czynniki wywołujące fermentację. Przetwarzają glukozę zawartą w owocach winogron. Do fermentacji stosuje się drożdżowy rodzaj saccharomycete. Można również stosować naturalne drożdże na skórki winogron.

Aby uzyskać wysokiej jakości brzeczkę winną, proces fermentacji musi przebiegać w określonym reżimie temperaturowym. W normalnej temperaturze reakcja fermentacji glukozy zostanie przeprowadzona na prawidłowym poziomie. Optymalna temperatura do produkcji czerwonego wina - wynosi 27-30 stopni C. Do produkcji białego wina nie jest dozwolona zbyt wysoka temperatura.

Produkcja brzeczki dla win czerwonych odbywa się za pomocą fermentacji i maceracji. Ponieważ płyn z czerwonych winogron jest bezbarwny, brzeczka jest narysowana na skórze. Zawiera barwniki (antocyjany), które są niezbędne do produkcji win czerwonych.

Fermentacja alkoholowa i maceracja są przeprowadzane jednocześnie. Ale proces fermentacji trwa nie dłużej niż dwa tygodnie, a maceracja może trwać nawet miesiąc. W dużej mierze zależy to od odmiany owoców winogron. Po zakończeniu wszystkich procesów brzeczka winna również jest czyszczona i uzupełniana. Sam metamorfizm fermentacji alkoholowej zacieru na wino zakończy się, gdy cały cukier zostanie przetworzony.

Zastosowanie procesu fermentacji alkoholowej w przemyśle

Jednym z głównych obszarów, w których stosuje się fermentację drożdżową, jest przemysł spożywczy. W szczególności przy wytwarzaniu napojów alkoholowych jako główną procedurę otrzymywania początkowego brzeczki stosuje się alkoholową fermentację glukozy. Również produkcja piekarnicza oparta jest na takiej fermentacji.

W produkcji alkoholu używane drożdże. Bardzo szybko fermentują cukier. Są jednak odporne na alkohol. Drożdże odgrywają ważną rolę w branży piwnej. W winiarstwie przez jakiś czas nie stosowano żadnych specjalnych drożdży hodowanych. Do produkcji wina wykorzystano surowce, znajdujące się na owocach winogron. Przy jego pomocy odbyła się fermentacja alkoholowa drożdży w celu uzyskania niezbędnych produktów.

Jednak wraz z wprowadzeniem grup kulturowych do produkcji wina stało się możliwe uzyskanie szybkiej fermentacji, a co za tym idzie, stworzenie czystszego rodzaju produktu. Ponadto do produkcji zacieru stosowana jest fermentacja alkoholowa.

Kolejny rodzaj napoju

Braga to napój alkoholowy wytwarzany przez fermentację drożdży i cukru. Po pewnym czasie alkoholowa fermentacja glukozy wytwarza masę zawierającą alkohol do późniejszego oczyszczenia (destylacja). Cały ten proces zachodzi podczas fermentacji cukru przez drożdże.

Ważny składnik zacieru

Podczas fermentacji utrzymuje się pewna temperatura - od 22 do 30 stopni C. W niższych temperaturach ta grupa drożdży będzie wolniej fermentować. Nie da to prawidłowej produkcji końcowego napoju alkoholowego. A w temperaturze powyżej określonej normy umrą. drożdże, a proces fermentacji nie nastąpi.

Głównym integralnym składnikiem przy wytwarzaniu napojów zawierających alkohol są drożdże. W celu zaopatrzenia takiego napoju, takiego jak zacieru z cukru, stosuje się specjalne drożdże alkoholowe z górnej grupy fermentacyjnej.

Jaka woda jest potrzebna do fermentacji alkoholowej?

Do produkcji napojów zawierających alkohol należy używać wody. Do jej wysokich wymagań. Doskonała woda - bezbarwna, przezroczysta. Nie powinien mieć zapachu i smaku. Aby fermentować drożdże okazały się być wysokiej jakości, preferowana jest woda o niskiej zawartości soli wapnia i magnezu. Najlepiej jest używać płynu z studnie artezyjskie.

Do produkcji produktów alkoholowych używano wody surowej. Zawiera niezbędne cząsteczki powietrza, które są potrzebne drożdżom. Woda fermentacyjna jest oczyszczana przez filtrację.

Czas fermentacji drożdżowej

Czas, w którym drożdże fermentują cały cukier, zależy przede wszystkim od temperatury. Ważna jest również jakość drożdży. Dopuszczalny czas fermentacji - od 7 do 14 dni. Wytwarzanie końcowego produktu fermentacji alkoholowej uważa się za zakończone, jeśli na powierzchni nie ma syku i bąbelków. Ponadto zacieru cukrowe z pełnym procesem fermentacji mają gorzki smak.

Jeśli smakuje słodkawo, to drożdże zginęły podczas procesu bez przetwarzania cukru. Wynika to z nieprzestrzegania temperatury, jakości wody i drożdży.

Filtracja końcowego produktu alkoholowego

Po fermentacji drożdżowej najprostsze węglowodany, w szczególności glukoza, produkują etanol, gaz, energię. Otrzymany napój alkoholowy musi zostać przefiltrowany. W tym celu usuwa się pozostałości drożdży i produkty uboczne fermentacji.

Oczyszczanie przeprowadza się za pomocą specjalnych urządzeń metodą rektyfikacji (rozdzielanie na różne składniki mieszanin ciekłych). Taką filtrację poddaje się pierwszemu alkoholowi (surowi). Produkt zawierający alkohol, oczyszczony tą metodą, nie zawiera szkodliwych zanieczyszczeń, estrów i ma miękkość i wysoką wytrzymałość.

Dodatkowe metody czyszczenia

W produkcji używanego chemicznego czyszczenia końcowy produkt fermentacji drożdży. Do jego stosowania stosuje się alkalia do usuwania szkodliwych kwasów i estrów. Po wystawieniu na działanie alkaliów etery ulegają zmydleniu, a jednocześnie uwalnia się alkohol.

Aby usunąć wytworzone aldehydy i związki uboczne, stosuje się słaby roztwór nadmanganianu potasu. Utlenia szkodliwe zanieczyszczenia. Metody oczyszczania pomocniczego obejmują filtrację węgla aktywnego. Jest doskonałym absorberem różnych zanieczyszczeń zawartych w surowym alkoholu.

Inną metodą czyszczenia alkoholu w branży jest jej obróbka cieplna. Po podgrzaniu do określonych temperatur w produkcie końcowym następuje rozkład niebezpiecznych zanieczyszczeń. Maksymalny reżim temperatury, w którym odbywa się obróbka cieplna, wynosi do 140 stopni Celsjusza. Trwa 10-15 minut.

Wniosek

Fermentacja alkoholowa jest najbardziej zbadanym procesem chemicznym. Ale nic dziwnego w tym. Oprócz produkcji napojów alkoholowych, dzięki temu procesowi można uzyskać różne kwasy, glicerynę i etanol medyczny.