Сахарная брага.

 

Вода для сахарной браги не должна быть дистиллированной, потому что дрожжи в ней быстро гибнут, не найдя нужных им солей. Стало быть обратный осмос не подходит. По той же причине снимаются вопросы по талой и дождевой воде.

 

Сахар бывает разным. Наиболее известными видами являются песок и рафинад. Шучу. Глюкоза, фруктоза и сахароза.

 

Тростниковый и свекловичный сахар, то есть сахар, который мы обычно покупаем в магазине - это дисахарид под названием сахароза.

 

Дрожжи не могут сразу сбраживать сахарозу. Сначала они должны инвертировать ее - превратить в глюкозу и фруктозу. А уже моносахариды глюкоза и фруктоза дрожжами сбраживаются легко. Для инвертирования дрожжи имеют в своем арсенале специальный фермент. Винокуру об этом заботиться не нужно. Хотя некоторые винокуры очень стараются и сами инвертируют сахар перед внесением дрожжей. 

 

Целесообразность этого действа довольно спорная. Кстати, можно сразу купить глюкозу (декстрозу). Правда стоит она значительно дороже обычного сахара. Лично я всегда сыплю обычный сахар.

 

 

Дрожжи можно условно разделить на пивные, хлебопекарные, спиртовые и винные.

 

Спиртовые и хлебопекарные дрожжи относятся к одному и тому же виду, в котором насчитывается несколько рас. Расы, которые обеспечивают высокую всхожесть теста относят к хлебопекарным, а расы, обеспечивающие высокую бродильную активность - к спиртовым.

 

По большому счету для сахарной браги можно использовать любые дрожжи, хоть хлебопекарные, хоть спиртовые, хоть пивные и винные. Продукт будет бродить, будет образовываться спирт, но брага на разных дрожжах как правило будет имеет разный вкус, цвет, запах и крепость. И разное время брожения.

 

Для сахарной браги обычно берут спиртовые или хлебопекарные дрожжи.

 

Чтобы в браге дрожжи размножались, они должны хорошо питаться. Питаются они углеродом, азотом, фосфором, калием, микроэлементами разными, витаминами. Понятно, что в сахарной браге, где кроме сахара и воды больше ничего нет, питаться дрожжам особо нечем. Одним углеродом сыт не будешь. 

 

К счастью, чтобы сбраживать сахар в спирт, дрожжам не обязательно размножаться. Они и так его сбродят. Однако считается, что качество спирта будет лучше, если в процессе брожения дрожжи все таки размножаются.

 

Заботливые производители фасуют дрожжи сразу с необходимыми питательными элементами. Такие дрожжи имеют в своем названии слово "Турбо". У турбо дрожжей есть, как преимущества, так и недостатки. 

 

Среди преимуществ производители указывают скорость получения готового продукта и высокую его крепость.

 

Одним из недостатков, кроме более высокой цены, может быть посторонний запах. Это из-за мочевины - основного питательного компонента турбо-дрожжей. Мочевина также является причиной повышенной выработки этилкарбамата, который является канцерогеном. Поэтому набирают популярность линейки турбо-дрожжей без мочевины.

 

Бывает, что дрожжи усвоят не все засыпанные питательные вещества. Оставшиеся могут повлиять на запах.

 

Еще при работе с турбо-дрожжами надо обратить внимание на такой процесс как регидрация. Некоторые винокуры привыкли разводить дрожжи в теплой водичке и подержать их в ней перед заливкой в бак. С турбо-дрожжами это может оказаться вредным, так как поставляемая с ними питательная среда предназначена для большого объема. А в маленьком может оказаться токсичной.

 

Кстати, сбродить сахар в спирт можно и вовсе без дрожжей, потому что дрожжи лишь носители ферментов, которые разлагают сахар. Если выжать из дрожжей эти ферменты и залить их в брагу, то получится спирт. Это доказал немецкий ученый с подходящей фамилией Э. Бухнер еще в 1897 году. Он растер дрожжи кварцевым песком и под большим давлением выжал из них сок, не содержащий дрожжевых клеток. Этим соком он сбраживал сахар. Так был открыт комплекс ферментов, который назвали зимаза.

 

Дрожжи - это не животные, не бактерии и не инфузории. Это грибы. Одноклеточные грибы. Любой грибник знает, что хорошие грибы - существа капризные: тут растут, тут не растут. Дрожжи не исключение. Они подвержены стрессу. Когда испытывают стресс, то в лучшем случае плохо работают, а в худшем не работают вовсе или даже гибнут. 

 

Причинами для стресса могут быть и быстрое перемещение из холодильника в теплую брагу, и слишком сильная концентрация сахара или большая концентрация спирта. Поэтому если вы хранили дрожжи в холодильнике, не спешите вываливать их в теплую воду. Дайте им постоять,  адаптироваться к комнатной температуре. А что касается концентраций сахара и спирта - об этом чуть позже.

 

 

Жизнедеятельность дрожжей может проходить в аэробных условиях т. е. в присутствии кислорода и в анаэробных условиях, когда кислорода нет. 

 

В аэробных условиях дрожжи живут в свое удовольствие, занимаются тем, что разлагают сахар на углекислый газ и воду, выделяя при этом много тепла. Если достаточно еды, то даже  размножаются. Вот только спирта прчти не производят.

 

Зато в анаэробных условиях, когда дышать нечем, им приходится добывать энергию брожением. При этом образуется спирт, а тепла выделяется гораздо меньше.

 

В анаэробных условиях дрожжи могут усваивать только углеводы. То есть сахар. Если насыпать им других питательных веществ, то без доступа воздуха они их есть не будут. Эти вещества так и останутся в браге и будут влиять на ее органолептические показатели - вкус, запах, цвет.

 

В аэробных условиях список усваиваемых веществ гораздо больше. О них упоминалось выше.

 

Таким образом процесс брожения происходит в несколько этапов: первый, когда брага только приготовлена, дрожжи дышат кислородом, который пока еще есть в воде. Если кроме сахара в браге есть необходимые им питательные вещества, то дрожжи едят и размножаются. Если еды нет, а размножаться все равно охота, то едят сами себя. Но это не долго. Кислород быстро заканчивается и начинается процесс интенсивного брожения. С увеличением концентрации спирта брожение постепенно угасает и переходит в стадию дображивания, потом и вовсе останавливается. При этом дрожжи вовсе не умирают, как многие думают. Они погружаются в сон и выпадают в осадок. Эти уснувшие дрожжи можно использовать повторно. В благоприятных условиях они проснутся.

 

Чтобы обеспечить анаэробные условия, необязательно ставить на крышку гидрозатвор. При интенсивном брожении выделяется много углекислого газа, который не улетает в атмосферу, потому что он почти в 1,5 раза тяжелее воздуха, а наоборот, он скапливается на поверхности и образует надежную шапку над слоем браги, куда не проникает кислород. Герметично закрывать емкость с брагой не нужно, потому что может рвануть. Да и не любят дрожжи сильного давления. При высоком давлении прекращают бродить.

 

При брожении зерновых, крахмальных или еще каких браг, где идет вялое брожение, углекислый газ может не выделяться в достаточном количестве. В этом случае пригодится гидрозатвор. 

 

Впрочем, даже на сахарной браге винокуры любят ставить гидрозатвор, потому что по нему видно интенсивность брожения. Он булькает. С ним как-то веселее. А когда булькать перестает, значит брага готова.

 

Итак, в процессе брожения сахароза превращается дрожжами сначала в глюкозу и фруктозу, а затем в этиловый спирт и углекислый газ:

 

C12H22O11 + H2O = C6H12O6 + C6H12O6 = 4C2H5OH + 4CO2

 

C12H22O11 - сахароза; молярная масса 342,2г

 

H2O - вода; молярная масса 18,06 г

 

C6H12O6 - глюкоза и фруктоза; молярная масса по 180,1 г

 

4C2H5OH - этиловый спирт; молярная масса 184,2 г

 

4CO2 - углекислый газ; молярная масса 176 г

 

Из вышеприведенной формулы видно, что 342,2 г сахарозы и 18,06 г воды дают 360,2 г глюкозы и фруктозы, которые превращаются в 184,2 г этилового спирта. То есть теоретический выход чистого, 100%-го спирта, составляет 54% по массе. По массе, заметьте, не по объему. Но так как мы привыкли мерять спирт бутылками, то пересчитаем проценты по массе в проценты по объему. Чтобы пересчитать, нужно массу чистого спирта разделить на плотность:

 

V = 540 (г) / 0,78945 (г/м3) = 680 мл.

 

Теоретический процент выхода чистого спирта из килограмма сахара по объему составляет 68%.

 

Таким образом из одного килограмма сахара максимальный выход спирта составляет 540 г или 680 мл. Ого, поллитра и неполная чекушка чистого спирта! Теоретически. Практически меньше.

 

Практический выход спирта меньше по многим причинам. Это и расход сахаров на размножение дрожжей, и образование глицерина, уксусного альдегида, различных кислот, ацетона и сивушных спиртов. Кроме того всякие другие микроорганизмы кроме дрожжей могут оказаться в емкости с брагой. Они также откусят кусочек от сахара и спирта.  Какая-то часть спирта просто испарится в процессе брожения. В результате брага будет содержать примерно 61% спирта (по объему) от внесенного сахара. 

 

Задача  винокура вытянуть из браги как можно больше спирта. Чем совершеннее технологии, тем меньше потери.  В промышленном производстве практический выход спирта доходит до 64% (почти 95% от теоретического).  В домашнем хозяйстве выход в 50% по объему (73 % от теоретического) с килограмма сахара считается нормальным. 

 

Важно правильно рассчитать пропорции сахара и воды. С одной стороны воды не должно быть слишком много, чтобы не тратиться на большие емкости для брожения и не занимать лишнее пространство помещения, а с другой воды не должно быть слишком мало, так как большая концентрация сахара может стать причиной стресса дрожжей. Они либо будут плохо работать, либо погибнут.

 

Наиболее благоприятной для брожения дрожжей концентрацией сахара считается 12 - 18% по массе (Дорош А. К. Производство спиртных напитков). То есть, чтобы получить литр хорошей браги, нужно взять 180 гр. сахара и залить их 820 гр. воды. В пересчете на килограмм получается, что на 1 кг сахара нужно 4,6 л воды.

 

Вторым фактором, который необходимо учесть в расчете гидромодуля является концентрация спирта в отбродившей браге.

 

Спирт угнетающе действует на дрожжи, начиная с 1,5 % об . При 5 % об. спирта их размножение замедляется сильно (именно размножение, а не брожение). При накоплении 7 - 8 % об. затихает и бурное брожение, которое переходит в стадию дображивания. Брожение прекращается при 12 - 16 % об. алкоголя. Эти цифры приведены для среднестатистических дрожжей. 

 

Дрожжи по факту превращают 1 кг сахара в 0,61 л спирта. Возьмем за оптимальную крепость браги 10 %. При большей концентрации дрожжи начинают работать медленно, долго, и вскоре перестают работать. Чтобы 0,61 л чистого, 100% спирта сделать 10-ти процентным, нужно его разбавить 5,5 л воды (калькулятор). То есть, чтобы отработали все дрожжи, не погибнув раньше времени от чрезмерной концентрации спирта, на каждый килограмм сахара нужно 5,5 л воды.

 

Итого: ограничение по сахару: на 1 кг сахара 4,6 л воды, по спирту: на 1 кг сахара 5,5 л воды. Берем большее значение и получаем, что оптимальный гидромодуль для среднестатистических дрожжей является 1 : 5,5.

 

Если используются дрожжи, отличные от среднестатистических, то в этот гидромодуль можно вносить коррективы. Например, сейчас выпускаются спиртовые турбо-дрожжи, которые адаптированы к более высокой концентрации спирта и сахара. По спирту они (согласно данным производителя) выдерживают концентрации и 14%, и 16%, и даже 20%. Соответственно можно пересчитать и гидромодуль в сторону уменьшения воды. Или вообще ничего не считать, а просто следовать инструкции, прилагаемой к дрожжам.

 

Дрожжи бывают прессованные и сухие. Для сбраживания 1 кг сахара необходимо 100 гр. прессованных дрожжей. В прессованных дрожжах примерно 75% воды, поэтому сухих дрожжей надо сыпать на 75% меньше - около 25 гр. на 1 кг сахара. Опять же, если к дрожжам прилагается инструкция, то и думать не о чем.

 

Да никак.

 

Измерять крепость браги спиртометром - бесполезное дело. Спиртометры в браге не работают, потому что они по сути своей измеряют не спирт, а плотность раствора, в который их опустили. 

 

Спиртометры откалиброваны показывать плотность водно-спиртового раствора, в котором кроме воды и спирта ничего нет. Любая примесь изменяет плотность. В браге примесей столько, что не пересчитать: и углекислый газ, и дрожжи, и сивушные спирты, и альдегиды, кислоты, ацетон и многое другое. 

 

Поэтому, если очень хочется знать крепость отбродившей браги, то имеет смысл прикинуть ее по внесенному сахару.

 

В лабораториях крепость браги обычно измеряют контрольной перегонкой небольшого ее количества. По полученному спирту определяют общую крепость.

 

Тоже никак. И по тем же причинам. Сахарометр откалиброван показывать плотность раствора сахара в воде. А отбродившая брага, понятное дело совсем не один лишь сахар и вода. Вкус браги более точно подскажет сбродился  весь сахар или нет.

 

Оптимальная температура спиртового брожения 29 - 30°C. При температуре 45 - 50°C дрожжи погибают. Этот факт стоит запомнить на случай, если возникнет необходимость остановить брожение. А случаи такие бывают. Об этом ниже.

 

Имеет ли смысл осветлять брагу перед перегонкой? Много весьма эмоциональных прений в среде винокуров по этому вопросу. 

Бентонит - это глина. Глина, которую шахтеры добывают в карьерах открытым способом. От обычной глины, из которой лепят кирпичи или посуду он отличается химическим составом и особыми физическими свойствами. Именно эти отличия и делают его привлекательным для винокуров. Бентонит обладает хорошими абсорбционными качествами и даже используется в фармакологии.

Частички бентонита всегда заряжены отрицательно, а частицы мути, которая портит внешний вид браги или вина и пива, в основном имеют положительный заряд. Протеины (белки) также положительно заряжены. Частицы бентонита прилепляются к частицам мути и протеинам и вместе с ними постепенно оседают на дно. 

Для производителей вина и пива эффект очевиден.

Для перегонки браги не все так однозначно. Если брага перегоняется обычным самогонным аппаратом осветление имеет смысл, так как вкус и запах самогона зависит от исходного сырья. А мутная брага может и пригореть, и от долгого нагрева из остатнов дрожжей могут образовываться вредные химические вещества: сероводород, фурфурол, жирные кислоты и т.д.

Чтобы конечный продукт был немного чище, можно очистить брагу бентонитом.

 

Процесс очистки на самом деле не такой простой как кажется. Бентониту, как плохому танцору, всегда что-то мешает. Пузырьки газа мешают. Живые несбродившие дрожжи мешают. Поэтому перед очисткой бентонитом брагу надо подготовить - трясти или перемешивать ее пока весь газ не выйдет и убить живые дрожжи. Вспоминаем, что при температуре 45 - 50°C дрожжи погибают. Нагреваем брагу до этой температуры, по инструкции разводим бентонит и применяем его.

Если все сделали правильно, то брага осветляется буквально на глазах. Зато если не правильно, то никакого эффекта кроме грязи на дне не будет.

А вот счастливым обладателям ректификационных колонн, заморачиваться с бентонитом не нужно. Есть доказанные научные факты и исследования о бесполезности осветления браги бентонитом перед ректификацией. Если бы коммерческие предприятия очищали бы свою брагу перед ректификацией, то скорее всего влетели бы в трубу. В данном случае в канализационную. Согласно исследованиям (литература ниже) вместе с осадком теряется от 3 до 10 % водно-спиртовой жидкости. В промышленных масштабах это колоссальные потери.

 

Другие исследования доказали, что бентонит никак не очищает брагу от летучих веществ, которые мы называем общим термином "сивуха".

В хорошо спроектированной ректификационной колонне, с соблюдением технологии отбора голов/хвостов конечный продукт будет чистым C2H5OH, вне зависимости от того мутная была брага или осветленная.

Кроме бентонита есть и другие способы осветления браги:

• вынести бутыль с брагой на холод. Дрожжи впадают в анабиоз и постепенно оседают на дно. Процесс длится примерно сутки.
• нагрев. Брага нагревается до температуры гибели дрожжей. Мертвые дрожжи падают на дно, газ выходит, брага осветляется.
• осветление желатином.
• осветление яичным белком.
• продаются специальные осветлители.
• фильтрация.

 

Ну вот, собственно и все.

 

 

Дорош А.К. "Производство спиртных напитков (1995)". 

 

Климовский Д.Н., Стабников В.Н. "Технология спирта". 

 

Rick Morris. "The Joy of Home Distilling = The Ultimate Guide to Making Your Own Vodka, Whiskey, Rum, Brandy, Moonshine, and More - 2014". 

 

Штритер. "Спиртные напитки. Технология, производство, рецепты."

 

Применение дрожжей и продуктов их переработки в пищевой промышленности. Вестник Воронежского государственного аграрного университета. – 2015 – № 4 (47).

"A Comprehensive Literature Review on the Role of Bentonite in White Wine Protein Stabilization"