Расход ферментов для браги. Ферменты для самогоноварения, приготовление хос и гос браги из пшеницы. Назначение процесса осахаривания

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.

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:

Примерное содержание крахмала, белков, целлюлозы и жиров в различных видах сырья

Сырье	Крахмал	Белок	Целлюлоза	А-1500 ед/г	Г-3000 ед/г	Ц-2000 ед/г	П-120 ед/г
Пшеница	56	16	6	0,75	1,16	0,90	4,38
Ячмень (шелушенный)	49	13	7	0,65	1,01	1,05	3,79
Кукуруза	68	7	3	0,91	1,41	0,45	2,04
Рожь	50	15	2	0,67	1,03	0,30	4,38
Тритикале	53	13	2	0,71	1,10	0,30	3,79
Просо	51	13	8	0,68	1,05	1,20	3,79
Овес (шелушенный)	37	13	10	0,49	0,76	1,50	3,79
Картофель	18	2	2	0,24	0,37	0,30	0,58
Рис	73	8	н/д	0,97	1,51	-	2,33
Гречиха	64	12	н/д	0,85	1,32	-	3,50
Горох	59	29	н/д	0,79	1,22	-	8,46

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

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.

Горячее осахаривание (ГОС)

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

1. Сырье желательно раздробить и обязательно очистить от плевел, если они есть.
2. Подготовить горячую (кипящую) воду из расчета ~6.5 литров воды на 1 кг крахмала в сырье (для круп или дробленки).
3. 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.
4. При остывании смеси до 75°С вносится половина дозы фермента Амилосубтилин. Перед внесением его можно растворить теплой питьевой водой в отношении 1/10.
5. Далее сусло перемешивается с кашеобразного до жидкого состояния или в течение примерно 30 мин.
6. 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.
7. 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.
8. 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.

Холодное осахаривание (ХОС)

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

1. Сырье желательно раздробить и обязательно очистить;от плевел, если они есть.
2. 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.
3. В ёмкость для брожения вливается половина заготовленной воды.
4. Для снижения вероятности заражения сусла обязательно рекомендуется в воду добавить антибиотик – ;доксициклин (1 капсула на 20 литров браги).
5. Кислотность регулируется в пределах 5-5.5 pH ортофосфорной, серной или лимонной кислотами.
6. Далее в ёмкость вносятся ферменты Амилосубтилин и Глюкаваморин, согласно дозировке на килограмм крахмала в сырье.
7. Если есть, то можно добавить пеногаситель софэксил – 1 мл на 20 литров затора
8. Вносится сырье, затем все перемешивается
9. Добавляются дрожжи в соответствии с рекомендациями производителя (10 грамм сухих дрожжей на 4-5 литров браги).
10. Добавляется оставшаяся часть воды.
11. 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.

Источники:

Самостоятельно можно провести осахаривание солодом. Это процесс расщепления картофеля, круп или муки и другого сырья, которое содержит крахмал, под действием натуральных ферментов. Иногда используют искусственные ингредиенты, что требует меньших усилий. Какой способ осахаривания выбрать — решается в каждом случае индивидуально.

Для чего нужен процесс осахаривания

Холодное или горячее осахаривание необходимо для того чтобы изготовить спирт. Одних дрожжей недостаточно. Важно наличие сахара. Он содержится в зерновых культурах в виде крахмала. Это полисахарид, в составе которого находятся сахароза, фруктоза и глюкоза. Так как для питания дрожжей необходимы только моносахариды, перед закладкой цепочку крахмала следует разбить на молекулы. Если этого не сделать, то брожения не получится.

Брага на ферментах натурального происхождения выполняется горячим способом. А если использовать синтетические ферменты, применяют холодное осахаривание.

Подбор ингредиентов и пропорций

Для горячего осахаривания берут 4-5 л воды на 1 кг муки, крупы или другого сырья. Солод необходимо измельчить и добавить из расчета 150 гр на 1 кг исходного сырья.

Для выполнения осахаривания холодным способом на 1 кг сырья берут 4 л воды. Ферменты для требуются в объеме 5 г на 1 кг сырья. Дрожжей потребуется 25 г прессованного типа или 5 г сухих на 1 кг исходного сырья, вне зависимости от того, осахаривание муки, крахмала или какой-либо крупы нужно выполнить.

Некоторые рецепты предполагают добавление в брагу других компонентов:

• антибиотиков, призванных не допускать скисания;
• подкормки дрожжей, чтобы процесс брожения проходил быстрее;
• кислоту, которая стабилизирует кислотность сусла;
• пеногасителя.

Холодная обработка

Холодное осахаривание ферментами производят не с солодом. Натуральный ингредиент заменяют синтетическими аналогами. Глюкаваморин перерабатывает крахмал до состояния сахара, а Амилосубтилин обеспечивает частичное расщепление молекул.

Технология менее затратна, легче по сравнению с солодовой варкой, а эффект сильно не отличается. Ферменты с водой добавляют в сырье в момент изготовления браги. Крахмал трансформируется в сахар примерно в то же время, когда происходит процесс брожения.

Зерновая брага на ферментах — холодное осахаривание — решение для тех, кто только начинает изготавливать спирт в домашних условиях, у кого нет специальной аппаратуры.

Обработка холодным способом не потребует высоких температур и пауз. При этом брага готовится проще и быстрее.

К недостаткам технологии относят:

• необходимость покупки ферментов;
• важность увеличения времени брожения до 10-20 суток;
• ненатуральность ферментов, из-за чего может оставаться привкус после нескольких перегонок.

Холодная обработка происходит по следующей технологии:

1. В емкость для процесса брожения добавляют муку, крахмал, макароны или крупу, заливают воду температурой 35°C, дополняют ферментами и засыпают дрожжи. Чтобы не произошло усиленного пенообразования, емкость не наполняют более чем на 70%.
2. Смесь закрывают гидрозатвором и переставляют в темноту, в место, где обеспечена температура не выше 28°C.
3. Процесс брожения начинается через 1 или 5 часов. В первые 2 суток брожение активное, затем интенсивность меньше. Процесс занимает неделю или 25 суток.
4. Стоит следить за тем, чтобы на поверхности смеси не возникало тонкой пленки. Это говорит о том, что начался процесс скисания. В этом случае брагу срочно перегоняют.
5. Готовую бражку снимают с осадка, перегоняют.

Горячая обработка

Горячее осахаривание — это традиционный способ. Зерно прорастает во влажных условиях, что запускает процесс активизации необходимых ферментов, нужных для переработки крахмала. Зерно, которое проросло до подходящего состояния, называется солодом. Он может быть 2 разновидностей: светлый и зеленый.

Зеленый солод применяют для осахаривания сырья, когда появились ростки 3 см. Сохраняется этот продукт не больше 3 дней. Если просушить злак, который пророс, это уже будет светлый солод. Его хранят дольше. Обе разновидности солода достаточно эффективны.

Недостатки технологии:

• необходима температура, при которой есть риск того, что сырье пригорит;
• важно обеспечивать температуру до 72°C в течение нескольких часов, что не всегда легко создать дома;
• осахаренное сусло может быстро скисать.

Горячее осахаривание солодом проводят по следующей технологии:

1. Муку или крупу заливают водой температурой до 50°C. Необходимо помешивать сырье, чтобы не получились комки. На 1 кг сырья берут 5 л воды. Посуда должна быть наполнена на 75% и не более этого объема.
2. Температуру повышают до 60°C, в таком состоянии держат 15 минут.
3. Смесь доводят до кипения и варят 1 или 2 часа, в зависимости от рецепта. Крупу нужно варить дольше, чем муку. Должна получиться кашеобразная масса однородной консистенции.
4. Состав охлаждают до 63°C, в смеси добавляют солод и не перестают помешивать. На 1 кг сырья требуется 150 г измельченного солода.
5. Когда смесь достигнет температуры 65°C, ее накрывают крышкой и укутывают, чтобы обеспечить тепло на 4 часа. Половину указанного времени смесь надо помешивать каждые 30 минут.
6. Чтобы не произошло скисания, снижают температуру до 25°C. Затем добавляют 5 г сухих или 25 г дрожжей прессованного вида на 1 кг сырья. Потом ставят гидрозатвор, отправляют на брожение в затемненном месте на период от 2 до 6 суток.

Если не соблюсти нужные температуры, то осахаривания не получится или оно окажется недостаточным. Дополнительное нагревание не даст нужного эффекта, так как ферменты перестанут быть активными.

Процесс осахаривания солодом — только шаг к получению спирта в домашних условиях. При использовании натуральных ингредиентов и применении горячей обработки есть риск напрасных хлопот. Но если верно подобрать ингредиенты, соблюсти температурный режим и потратить время на выгонку спиртного напитка, результат получится отличным.

Назначение процесса осахаривания

Разжижение и осахаривание крахмала ферментативным гидролизом хорошо исследовано и изучено. Назначение его состоит в переводе крахмала, содержащегося в разваренной массе, в сахара (мальтоза + декстрины) под воздействием амилазы зеленого солода или плесневелых грибов при подготовке его (крахмала) к сбраживанию.

В 1811 году адъюнкт Российской Академии наук Константин Кирхгоф открыл превращение крахмала в сахар при кипячении с серной кислотой. За это открытие он был избран экстраординарным академиком и награжден пенсией. В 1814 году Кирхгоф открыл другую не менее важную каталитическую реакцию - действие диастсза солода на крахмал.

В статье "О приготовлении сахара из крахмала" Кирхгоф указывал, что "высокая цена арабского гумми побудила меня искать дешевого суррогата последнего. И казалось мне возможным и достижимым устранить желатинообразное состояние кипяченого крахмала посредством разбавленных минеральных кислот и теплоты, а если это удалось бы, предполагал я, тогда он (крахмал) должен был быть похож на арабское гумми". И дествительно, сегодня общеизвестно, что что серная,азотная и щавелевая кислоты уничтожают желатинообразное состояние крахмала и под их воэдействием при продолжительном нагревании крахмал превращается в глюкозу.

Для изучение эволюции представлений о процессе гидролиза, частным случаем которого является осахаривание крахмала, представлеют интерес воззрения профессора А.Н. Ходнева.

В 1852 году профессор Ходнев высказал мысль, что катализатор является химически активным веществом, которое дает промежуточные продукты. Каталитическое воздействие кислот на крахмал и превращение его в глюкозу профессор Ходнев объяснял предварительным образованием "парных соединений", например серная кислота присоединяется к крахмалу, а это соединение легко распадается при нагревании с водой на серную кислоту и углевод, который в "минуту выделения поглощает воду и переходит в виноградный сахар".

Действие диастаза зеленого соода на крахмал, по мнению профессора Ходнева, также состоит в постепеном образовании и разложении "парных соединений".

В последнее время стали известны природа и состав ферментов. Установлено, что фермент состоит из белковой части (апофермента) и свободной от белка части (простетической), называемой коферментом.

Кофермент можно отделить от апофермента путем диализа, причем в свободном состоянии коферменты термостабильны. При соединении кофермента с апоферментом восстанавливается присущая молекуле фермента активность.

Молекула апофермента обладает, по-видимому, функциями активирования полярных групп и связывания фермента с субстратом.

Соединение фермента с субстратом может тормозиться веществами, образующими с ферментом стойкие соединения.

Предположение об образовании промежуточных соединений фермента и субстрата ранее основывалось главным образом на изучении кинетики реакций при различных условиях. В настоящее время образование пероксидазой и каталазой комплексов с субстратом доказано спектрофотометрическим анализом.

При тесном соприкосновении реакционной группы фермента с реакционной группой субстрата образуется ферментсубстратный комплекс.

В ферментсубстратном комплексе имеется связь между полярными группами фермента и субстрата.

Механизм связи комплекса фермент-субстрат был также доказан при помощи глюкозофосфатов, специально помеченных атомами С 14 .

Соединение фермента с субстратом зависит от пространственного расположения вступающих в реакцию групп фермента и субстрата и их конфигурации.

Многие детали механизма образования ферментсубстратного комплекса изучены еще недостаточно, но можно с уверенностью сказать, что в его образовании участвуют несколько реакционных групп субстрата и фермента. Данное положение подтверждается специфичностью ферментативных реакций, причем важную роль при этом форма поверхностей реагирующих групп фермента и субстрата.

Как известно, при ферментативном гидролизе крахмала в условиях спиртового производства получается мальтоза и смесь промежуточных продуктов, называемых декстринами.

Мальтоза легко сбраживается дрожжами с образованием спирта (и побочных продуктов брожения) и углекислоты, а превращение декстринов в сахара и сбраживание их происходит в период дображивания под действием разжижающих амилолитических ферментов

Процесс осахаривания крахмала протекает в две стадии: в первой происходит уменьшение вязкости раствора крахмала (разжижение) и во второй - собственно осахаривание (превращение в сахара и декстрины).

Разжижение и осахаривание крахмала протекают под воздействием амилазы.

В состав амилазы солода входят в качестве основных ферментов а-амилаза и b-амилаза.

а-амилаза образует декстрины и небольшое количество глюкозы, а b-амилаза отщепляет с нередуцирующих концов молекулы амилопектина и амилозы по два глюкозных остатка, к которым присоединяется одна молекула воды, в результате чего образуется мальтоза.

Исследования последних лет показали, что b-амилаза действует только с неальдегидного конца цепи, в связи с чем активность ее не уменьшается в случае окисления альдегидных групп сахара.

В процессе разжижения крахмала солодовой амилазой, содержащей а- и b-амилазу, крупные молекулы вначале расщепляются а-амилазой, разрывающей цепочки амилозы и амилопектина по связи 1-4 преимущественно в середине крупных цепей, образуя частицы с большим молекулярным весом - декстрины, а также небольшое количество глюкозы. Под воздействием b-амилазы декстрины продолжают расщепляться, образуя в конечном итоге продукты, не окрашивающиеся раствором йода.

Конечные продукты ферментативного гидролиза крахмала в основном представлены мальтозой, но включают также некоторое количество глюкозы и, кроме того, до 6-8% низкомолекулярных неосахариваемых декстринов, образующихся главным образом у точек разветвления молекулы амилопектина.

Действие b-амилазы не вызывает заметного изменения вязкости раствора крахмала.

Необходимо отметить, что b-амилаза расщепляет амилозу полностью, в то время как амилопектин, обладающий разветвленной структурой, расщепляется лишь на 50%.

Осахаривание амилопектина начинается с концов боковых цепочек и останавливается, дойдя до разветвления. В результате осахаривания амилопектина b-амилазой остается ствол молекулы, лишенный ветвей.

Не подвергшийся расщеплению амилопектин - амилодекстрин - представляет собой амилопектин с более короткми боковыми цепями.

Скорость фементативного гидролиза крахмала

Константы скорости реакции осахаривания рассчитываются по уравнению мономолекулярной реакции.

Математическая зависимость константы скорости от температуры удовлетворяет уравнению Аррениуса

Фермент или другой катализатор изменяют реакцию так, что она становится возможной при более низкой энергии активации. Так, инверсия сахарозы требует затраты 26000 кал/моль, а при действии фермента только 13000 кал/моль. Вследствие снижения энергии активации реакции идут с большей скоростью, так как большая часть молекул становится достаточно активной.

Механизм активирования можно рассматривать как результат столкновения реагирующих молекул или увеличения столкновений внутри молекул.

В результате химического и адсорбционного взаимодействия фермента с субстратом образуется промежуточный комплекс, от скорости распада которого зависит скорость данной реакции. Например:

Скорость реакции может определяться числом активных молекул, т.е. молекул, обладающих достаточной энергией активации и реагирующих в единицу времени.

При ферментативных процессах константа равновесия не изменяется, увеличивается лишь скорость протекания реакции в одном направлении.

Переход амилазы солода в раствор может быть ускорен созданием условий, благоприятствующих осмотическому проникновению воды внутрь проросшего солода с последующей диффузией амилазы через стенки солодового зерна.

Уменьшение активности амилазы под действием тех или иных добавок связано с адсорбцией определенных веществ по месту их активных групп. Амилаза, имеющая активные группы, способна к адсорбции неорганических и органических веществ.

Блокирование активных групп амилазы металлов, например железа, алюминия, свинца, при растворении солей соответствующих металлов приводит к тому, что полярные группы не могут проявлять своих функций, т. е. активно взаимодействовать с полярными группами крахмала.

Забродский и Витковская показали, что меланондиновые вещества оказывают инактивирующее действие на амилолитические ферменты солода, и установили их отрицательную роль в процессе осахаривания крахмала разваренной массы.

Методика осахаривания диспергированного крахмалсодержащего сырья

Навеску диспергированного сырья (50 или 100 г) переносили в литровую колбу и прибавляли воду в соотношении 1: 2,5.

Смесь тщательно перемешивали мешалкой (от электромотора) при комнатной температуре в течение 30-40 минут, после чего подогревали до 55° и осахаривали в течение 30 минут солодовой вытяжкой. 20%-ную солодовую вытяжку готовили из равных частей ячменного и просяного солодов.

Вытяжку добавляли к осахариваемому диспергированному зерновому сырью из расчета 16% солодового зерна (ячменя и проса) по отношению к крахмалу сырья.

Влияние количества солода для осахаривания диспергированного крахмалсодержащего сырья

При действии a-амилазы и b-амилазы на амилопектин остаетя нерасщепленный остаток, содержащий фосфодекстрины. Разрыв связей с фосфорной кислотой достигается действием декстринолитического фермента - декстринофосфазы, называемой сокращенно декстриназой . Следовательно, для полного расщепления молекулы крахмала необходимо наличие декстриназы .

Увеличение a-амилазной активности имеет несколько другой характер. В покоящихся зернах ячменя a-амилазная активность равна нулю, и только после длительного хранения в зерне можно обнаружить ее следы При проращивании зерна на третий-четвертый день наблюдается скачок в увеличении содержания a-амилазы, после чего a-амилазная активность постепенно увеличивается. При температуре 12-14 С предел достигается через 11-14 суток, при температуре 18-20 С на седьмые сутки, а при температуре 27-28 С на пятые сутки.

Декстриназа, как и амилаза накапливается по мере проращивания зерна. В начале проращивания накопление декстриназы, как и всех ферментов зерна, происходит медленно, затем, после четырех суток быстрее, а в конце (на десятые сутки) почти прекращается. На рисунке дано графическое изображение динамики накопления амилазы и декстриназы в условиях токовой солодовни для ячменя, овса и проса.

Длительность проращивания тесно связана с температурой, чем ниже температура, тем дольше нужно проращивать зерно.

В солоде разных злаков содержится разное количество этих ферментов. Таким образом, различают четыре группы злаковых:

Зерновые культуры	Ферменты
	альфаамилаза	бетаамилаза	декстриназа
Группа ячменя (рожь, пшеница, тритикале)
Группа проса (сорго, гаолян)
Группа овса
Группа кукурузы

Одну зерновую культуру недостаточно выращивать на солод. Берут 2,3 солода, чтобы получить высокое содержание всех ферментов. Чаще всего берут ячменный и ржаной солода (источники альфа и бетаамилазы) и просяной солод (декстриназа). Или сумму трех солодов: ячменного, просяного и овсяного.

На отечественных спиртовых заводах для осахаривания используют несушеный солод. Он не может долго храниться, поэтому на каждом спирт. заводе его готовят в количестве, необходимом для текущей работы.

Степень осахаривания в %...

Конечными продуктами осахаривания крахмала под действием амилазы солода являются мальтоза и декстрины. Соотношение между количеством этих продуктов и дествующей на крахмал амилазы солода не постоянно и зависит от многих факторов, главным обрзом от температуры осахаривания.

Прониным было показано, что при увеличении количества амилазы солода изменяется конечное соотношение между мальтозой и декстринами в очень сильной степени в сторону мальтозы. Возникает вопрос об оптимальном количестве солода, необходимом для осахаривания.

Малченко и Криштул, изучая осахаривание крахмала с различным количеством солода, показали, что для осахаривания можно употреблять меньшее количество солода против принятого в промышленности - до 5% к весу перерабатываемого сырья.

Они установили оптимальные количества солода, необходимые для осахаривания разваренного крахмалсодержащего сырья. Для изучения процесса осахаривания диспергированного сырья и определения оптимального количества солода нами была исследована кинетика осахаривания диспергированного сырья амилазой солода.

Для данных исследований брали 50 г диспергированного овса и 150 мл воды. Суспензию диспергированной овсяной муки размешивали при помощи мешалки при комнатной температуре в течение 30 минут, после чего нагревали колбу до 57° и выдерживали ее на водяной бане при 59°.

Приведенные данные показывают, что оптимальное количество солода, необходимое для осахаривания диспергированного крахмал содержащего сырья, лежит в пределах 6-8% от веса осахариваемого сырья, что было подтверждено также сбраживанием диспергированного овса.

Все заводские исследования по осахариванию и сбраживанию диспергированного крахмалсодержащего сырья мы провели с 8% солода (ячмень и просо) от веса диспергированного сырья.

Ими установлено, что увеличение активности амиазы солода на 1,5 - 5% может быть достигнуто при пропускании через раствор переменного тока силой 0,013 - 0,015 ампер. При увеличении силы тока активность амилазы уменьшается.

Забродский указывает, что солодовое молоко, приготовленное на осахаренной массе, улучшает процесс осахаривания и растворимость крахмала солода.

Таблица. Экстрагирование амилазы солода.

Номер опыта	Осахаривающая способность (в мл) солодового молока, приготовленного
		На разваренной массе	На осахаренной массе из осахаривателя II ступени

Изучение продолжительности осахаривания на чистых растворах крахмала показало, что изменение продолжительности осахаривания от 5 минут до 2 часов не влияет на показатели сброженных растворов. При осахаривании разваренной массы из зерна в течение 5 - 45 минут наблюдалось несколько увеличенное содержание нерастворенного крахмала в бражках при быстром осахаривании, количество несброженных сахаров и декстринов было одинаковым. Осахаривании разваренной массы при 55 - 58 °С в течение 15 - 120 минут почти не вызывает увеличения содержания в растворе сбраживаемых веществ, но при более продожительном осахаривании заметно повышается концентрация осахариваемой массы. Так, если после 15 минут осахаривания концентрация осахаренной массы была 13,8% (по сахарометру), то после 120 минут она повысилась до 14,8%.

Таким образом, при выборе режима осахаривания в производственных условиях следует учитывать не только температуру, но и продолжительность ее воздействия, а также способ задачи солодового молока.

Исследования, проведенные в Украинском НИИСПе (Раев, Ашкинузи), показали, что при осахаривании двухступенчатым методом лучше сохраняется активность амилолитических ферментов солода, причем осахаривани в первой ступени в течение 10 минут и во второй ступени - 2 минуты дает осахаренную массу с лучшими показателями, чем при 10 минутном осахаривании в каждой ступени. С точки зрения повышения выходов спирта двухступенчатое осахаривание более выгодно, чем одноступенчатое.

Исследованиями Раева, Ашкинузи, Дражнер и Базилевич выявлена зависимость осахаривающей и декстринолитической способности от способа осахаривания.

Показатели	Способ осахаривания
		одноступенчатый			двухступенчатый
Осахаривающая способность
Декстринолитическая способность

Этими же авторами установлено, что фильтрационный анализ (определение скорости фильтрации) может служить критерием оценки режима осахаривания. В таблице показана зависимость скорости фильтрации осахаренной массы от длительности осахаривания (при температуре осахаривания 63-64°С).

Таблица. Скорость фильтрации заторов после 1й ступени осахаривания.

Количество фильтрата в мл	Количество фильтрата в % от веса фильтруемой массы при продолжительности осахаривания в минутах

Фильтруемость осахаренной массы обусловлена как расщеплением крахмала на мальтозу и декстрины, так и накоплением мальтозы, снижающей вязкость раствора.

Качество осахаренной массы зависит от принятого режима разваривания.

Забродский и Положишник показали, что фильтрационный, спектрофотометрический анализ и потенциометрическое титрование могут быть использованы для производственной характеристики разваренной и осахаренной массы.

В таблице приведены показатели фильтрации осахаренной массы при вакууме 800 мм вод.ст.

Таблица. Зависимость фильтрации осахаренной массы от температуры разваривания.

Температура разваривания в градусах	Объем фильтрата за 10 минут фильтрации в мл
	Нормальная кукуруза	Дефектная кукуруза	Кукурузный крахмал

Чистый крахмал, лишенный белков и других коллоидных примесей, обладает большей способностью к фильтрации. Медленнее фильтруется осахаренная масса из нормальной кукурузы и еще медленнее - из дефектной кукурузы, что может быть объяснено образованием коллоидных веществ, обладающих большей гидрофильностью (способностью впитывать и удерживать воду).

По мнению Забродского, в дефектном зерне при высокой температуре, наряду с растворением и распадом белковых соединений, происходит синтез нерастворимых в воде гумусоподобных веществ.

Климовский, Коновалов и Залесская установили, что при осахаривании разваренной массы количество растворимого азота увеличивается за счет действия протеолитических ферментов солода в зависимости от принятого температурного режима разваривания зернового сырья.

Наибольшее количество растворимого азота (75% от общего азота сырья) образуется при температуре разваривания 150°С и наименьшее (32,8%) - при температуре - 100°С. При повышении температуры разваривания до 120 - 140°С количество растворимого азота составляет 40 - 41,9%.

Таким образом, нативные белки крахмалистого сырья лучше расщепляются ферментами солода, чем белки прогретого сырья.

Гидролитическое расщепление некоторой части белков и жиров зерна, распад углеводов, освобождение фосфорной кислоты из органических и неорганических соединений способствует образованию веществ, обладающих кислотными свойствами.

Кислотность осахаренной массы из дефектного зерна в 1,5-2 раза выше кислотности осахаренной массы из нормального зерна. Изменение кислотности в зависимости от условий разваривания сырья графически изображено на рисунке.

Цветность осахаренной массы может служить определенным критерием процессов, происходящих при нагревании зерна. При повышении температуры разваривания масса приобретает соломенно-желтую и коричневую окраску различной интенсивности. по цветности можно до известной степени судить о качестве разваренной массы. На рисунке приведен график, показывающий зависимость цветности осахаренной массы от температуры разваривания.

Для осахаривания крахмала зерно-картофельного сырья применяется смесь ячменного, просяного и овсяного солодов, причём сумма просяного и овсяного солодов должна быть не менее 30%. Допускается применять смесь из двух солодов: ячменного и овсяного или просяного. Ячменный солод можно заменять ржаным (или пшеничным) полностью или частично, а просяной – солодом из чумизы. Запрещается использовать солод из одной культуры при производстве спирта из зерна той же культуры (Смирнов В.А., 1981)....

Если вы решили приготовить зерновой самогон, вам необходимо выбрать способ приготовления браги.

Рецептов пшеничной браги много, но в основе лежат всего 3 технологии осахаривания крахмалосодержащего сырья.

• Горячее осахаривание ферментами или ГОС
• Холодное осахаривание ферментами или ХОС
• Осахаривание солодом

Целью использования ферментов является подготовка сырья для сбраживания дрожжами. Крахмал в чистом виде дрожжи не могут переработать.

Для его расщепления применяют бактериальный ферментный препарат Глюкаваморин (Глюкоамилаза). Он работает в паре с Амилосубтилином (альфа-амилаза), который обеспечивает подготовку сырья к действию глюкоамилазы.

Это основная группа ферментов, без которых дрожжи не будут потреблять крахмал. Кроме них существуют вспомогательные ферменты, такие как Протосубтилин и Целлолюкс. Они частично расщепляют белки и целлюлозу, увеличивая выход спирта.

В солоде ферменты вырабатываются в процессе проращивания зерна. Для этого зерно проращивают до образования ростка 5-6мм. Затем сушат и удаляют проросшие ростки и корешки.

Дозировка различных ферментов

В солоде достаточно ферментов, что бы осахарить себя и еще 4-5 кг. несоложеного зерна. Таким образом, для осахаривания 1 кг. любого зерна потредуется 200-250гр. Солода.

Пропорции же искуственных ферментов зависит от срока хранения и их активности, которая измеряется в единицах на грамм.

Следует знать, что ферменты являются катализатором процесса, а не расходной единицей. Если вы внесете меньше ферментов, чем требуется, процесс осахаривания затянется, но все равно произойдет.

Для конкретного расчета дозировки ферментов можно воспользоваться этим калькулятором:

Типы осахаривания, их преимущества и недостатки

В самогоноварении, для каждого вида осахаривания существуют свои достоинства и недостатки. Так, горячее осахаривание довольно трудоемкий процесс, который требует соблюдения температурных режимов, брага на ферментах при ГОС сбраживает менее чем за неделю. В свою очередь, брагу ХОС намного проще приготовить, но бродить она будет не одну неделю, и есть риск скисания.

Лидером по вкусу и аромату самогона из крахмалосодержащено сырья является солод. Если выбирать между ферментами и солодом, ответ однозначен – солод. Естественные ферменты выдают лучший результат, однако он дороже.

Горячее осахаривание (ГОС)

Температура работы различных ферментов отличается. Амилосубтилин работает при 50°- 65°, а Глюкаваморин при 55° — 60°. Для Целлолюкса оптимальной является температура 50°, для Протосубтилина – 45° — 55°.

Рецепт пшеничного самогона на ферментах. Для приготовления 20 литров браги с использованием ферментов нам понадобится:

• Крупа пшеничная – 5кг.
• Вода – 14л.
• Глюкаваморин 3000 ед/г – 6гр.
• Дрожжи сухие – 20гр.

Воду доводим до кипения. Добавляем пшеницу при постоянном перемешивании. Предварительно 2гр. Амилосубтилина разводим теплой водой. Даем остыть воде с крупой до 75°С и вносим амилосубтилин при помешивании.

Продолжаем помешивать еще в течение получаса. Сусло из кашеобразного состояния должно стать жидким.

Как только сусло остынет до 58-60°С, вносим оставшиеся 2 гр. Амилосубтилина и 6 гр. Глюкаваморина и тщательно перемешиваем.

Укрываем сусло для уменьшения теплопотерь. Через 2 часа охлаждаем сусло при помощи чиллера до 30°С, переливаем в продезинфицированный ферментер и вносим дрожжи.

Закрываем крышкой ферментер и устанавливаем гидрозатвор. Температура затора выдерживаем 26-30°С. Для лучшего брожения бродильную емкость ежедневно взбалтываем путем перекатывания емкости, не снимая гидрозатвор.

Если брага начала светлеть и углекислый газ перестал выходить через гидрозатвор, брага готова к перегонке.

Если перегон планируется на ПВК или при помощи парогенератора, переливаем всю брагу в куб. Если предполагается иной способ нагрева, снимаем с осадка брагу и отжимаем пшеницу. Промываем крупу горячей водой и снова отжимаем. Брагу и промывочную воду заливаем в куб.

Перегонку браги производим на самогонном аппарате без укрепления до 99°С в кубе, при этом отбираем 200мл. голов. Должно получиться примерно 5,4 литра спирта сырца крепостью 33%.

Дробную перегонку производим на укрепляющей колонне с отбором 100мл. голов до 94-95°С в кубе. Если в дальнейшем предполагается выдержка в дубовой бочке, насадку в колонне уменьшаем до 2-3 рулонов РПН или увеличиваем скорость отбора тела.

Холодное осахаривание (ХОС)

Для оптимальной и быстрой работы ферментов нужна повышенная температура, однако это не значит, что при комнатной температуре ферменты не будут работать вовсе. Зерновая брага на ферментах при холодном осахаривании так же бродит, только значительно медленней. А так как дрожжи вносятся одновременно с ферментами, то высвобождаемый сахар тут же поглощается дрожжами.

Рецепт браги из муки и ферментов холодным способом. Для приготовления 10 литров мучной браги нам понадобится:

• Вода – 8,5л.
• Мука – 2кг.
• Амилосубтилин 1500 ед/г – 4 гр.
• Глюкаваморин 3000 ед/г – 6гр.
• Прессованные дрожжи – 50гр.

Все оборудование моем губкой с моющим средством. Затем дезинфицируем раствором хлора или перекисью водорода.

Наливаем воду температурой 30°С в бродильную емкость, растворяем в ней ферменты А и Г. Помешивая мешалкой воду, высыпаем всю муку.

Сразу вносим дрожжи, закрываем крышкой и устанавливаем гидрозатвор. Для ржаной муки не наполняйте емкость более чем наполовину, может убежать. В качестве пеногасителя можно использовать детский препарат Боботик.

Брожение длится около 2 недель. Признаки готовности браги: гидрозатвор перестал булькать, мука осела на дно плотным слоем, брага осветлилась.

Декантируем (снимаем с осадка) брагу и заливаем в перегонный куб. Процесс перегонки точно такой же, как и при горячем осахаривании.

Теплый старт

Существует так же промежуточный вариант между ГОС и ХОС с использованием ферментов. Заключается в том, что сырье обрабатывают кипятком, но в дальнейшем процесс схож с холодным осахариванием.

Рецепт ячменной браги

Для приготовления ХОС браги с горячим стартом необходимо залить дробленый ячмень кипятком. Вода должна покрывать крупу полностью. Подготовку оборудования проводим так же, как и при холодном осахаривании в домашних условиях.

Как только температура снизится до 60°С, вносим ферменты А и Г. В отличие от ГОС, чиллер для охлаждения не понадобится. Добавляем холодную воду в затор до нужного объема.

В результате разбавления, температура сусла не должна превышать 35°С. Вносим дрожжи, закрываем ферментер, ставим гидрозатвор.

В промежуток между заливкой ячменя до внесения дрожжей, брага особо подвержена заражению патогенными организмами. Поэтому одним из недостатков горячего старта является повышенный риск скисания браги.

Для предотвращения скисания, вместе с дрожжами практикуют вносить доксицилин, амоксиклав или подобный антибиотик. В конечный продукт ингредиенты антибиотика попасть не могут, так как он распадается при повышенной температуре на нерастворимые соединения.

Если применение антибиотика для вас неприемлемо, снизить риск заражения можно путем снижения pH. Для этого подойдет лимонная или ортофосфорная кислота.

Дальнейший процесс приготовления зернового самогона схож с описанным в разделе ГОС способом.
Если остались вопросы по осахариванию крахмалосодержащего сырья ферментами, задавайте их в комментариях к статье.

Для выработки спирта дрожжам нужен сахар. В зерновых культурах он содержится в виде крахмала – полисахарида, состоящего из цепочек молекул глюкозы, фруктозы и сахарозы. Дрожжи питаются только моносахаридами (одной молекулой), поэтому перед закладкой браги молекулярную цепочку крахмала нужно разделить на отдельные молекулы, иначе брожения не будет.

Осахаривание – это процесс расщепления крахмалосодержащего сырья (муки, крупы, картофеля и т.д.) до простых сахаров под воздействием естественных (из солода) или искусственных (синтетических) ферментов. В силу температурных особенностей технологии первый метод называется горячим осахариванием, второй – холодным.

В большинстве случаев зерновое сырье обходится дешевле чистого сахара, поэтому даже с учетом более низкого выхода делать брагу из злаков выгодно, а вкус зернового дистиллята намного приятнее сахарного. Теоретический выход абсолютного спирта из разных видов зерновых культур представлен в таблице.

Сырьё	Спирт, мл/кг
Пшеница	430
Ячмень	350
Рожь	360
Кукуруза	450
Овес	280
Горох	240
Пшено	380
Рис	530
Бобы	390
Картофель	140
Крахмал	710
Сахар	640

Внимание! Это теоретические значения, в домашних условиях возможны потери спирта до 15%.

Горячее осахаривание солодом

Классический метод, использующийся столетиями. Во влажной среде зерно прорастает, благодаря чему активируются нужные ферменты, способные перерабатывать крахмал. Проросшее до определённого состояния зерно называют солодом, который бывает двух видов: зеленый и белый.

Зеленый солод используется для осахаривания сырья сразу после появления ростков оптимальной длины, но хранится до 3-х дней. Если проросший злак высушить, получится белый солод, который можно хранить намного дольше. Оба вида справляются со своей задачей с одинаковой эффективностью.

Преимущество осахаривания солодом в том, что для получения сахара требуются считанные часы, в результате брага отыграет быстрее, чем при добавлении искусственных ферментов.

Но у этого метода есть ряд недостатков:

• нужна высокая температура, при которой сырье может пригореть;
• требуется поддерживать стабильную температуру (60-72°C) на протяжении нескольких часов, что в домашних условиях иногда затруднительно;
• осахаренное сусло подвержено быстрому скисанию.

Технология осахаривания солодом

1. Крупу или муку медленно залить водой 50-55°C непрерывно помешивая, чтобы не образовались комки. На 1 кг сырья требуется 4-5 литров воды. Емкость заполнять не более чем на 75%.

2. Поднять температуру до 60°C и поддерживать 15 минут.

3. Довести смесь до кипения. В зависимости от сырья варить 60-120 минут до получения однородной кашеобразной массы. Мука варится меньше, крупа – дольше.

4. Охладить кашу до 63-70°C, добавить измельченный солод (150 грамм на 1 кг сырья), постоянно помешивая.

5. При достижении 61-65°C накрыть емкость крышкой и укутать любым доступным способом, чтобы сохранить тепло. Поддерживать указанную температуру 2-4 часа. На первых 50% временного интервала перемешивать каждые 30 минут.

6. Чтобы сырье не скисло, как можно быстрее снизить температуру до 25°C, внести дрожжи (обычно 5 грамм сухих или 25 грамм прессованных на 1 кг сырья), установить гидрозатвор и поставить на брожение в темное место с комнатной температурой. Брага отыграет за 2-6 дней.

Контроль температуры — основа процесса

При несоблюдении температурного режима осахаривание не произойдет или будет неполным, повторное нагревание бесполезно, поскольку ферменты утратят активность. Пропорции воды, солода и дрожжей примерные, точные значения и временные интервалы варки зависят от рецепта и вида сырья.

Холодное осахаривание ферментами

Солод можно заменить двумя ферментами – Амилосубтилином и Глюкаваморином. Первый частично расщепляет молекулы, второй – перерабатывает крахмал в сахар. Технология холодного осахаривания значительно проще и дешевле солодовой варки, а результат примерно одинаковый. Ферменты вместе с водой просто добавляют в сырье на этапе приготовления браги. Преобразование крахмала в сахар и брожение идут почти одновременно.

Преимущества осахаривания ферментами:

• проще для начинающих винокуров, у которых нет специального оборудования;
• не требует высоких температур и соблюдения температурных пауз;
• меньшие трудозатраты на приготовление браги.

Недостатки:

• требует наличия специальных ферментов;
• время брожения браги увеличивается до 10-20 дней;
• существует мнение, что ферменты продукт не натуральный и оставляют послевкусие даже после нескольких перегонок, поэтому в домашнем винокурении лучше придерживаться традиционного метода с использованием солода.

Технология холодного осахаривания

1. В бродильную емкость добавить исходное сырье (крупу, муку, крахмал, макаронные изделия и т.д.), воду 30-35°C (3-4 литра на 1 кг сырья), ферменты Амилосубтилин и Глюкаваморин (по 3-5 грамм на 1 кг), дрожжи (5 грамм сухих или 25 хлебопекарных прессованных на 1 кг).

Емкость нельзя заполнять больше чем на 70%, возможно активное пенообразование.

2. Перемешать, закрыть гидрозатвором, перенести в темное место с температурой 20-28°C.

3. Брожение начнётся через 1-5 часов, первые пару дней будет активным, потом интенсивность снизится. Время брожения – 7-25 дней. Если на поверхности появилась тонкая пленка, это признак скисания, брагу нужно срочно перегнать.

4. Готовую брагу снять с осадка и перегнать. Осветление бентонитом малоэффективно.

В зависимости от рецепта в брагу могут добавляться другие ингредиенты: антибиотики для предотвращения скисания, подкормка дрожжей для ускоренного брожения, кислота, стабилизирующая кислотность сусла и пеногаситель. Пропорции Амилосубтилина и Глюкаваморина зависят от активности ферментов и указываются на упаковке производителем.