Wlasne wyroby

kibel

#825.03.2012, 21:28

Zacier

Jak wiadomo z poprzednich podstron, w celu otrzymania alkoholu etylowego, nastaw, zwany zacierem, musimy poddać procesowi fermentacji. Powszechna jest w społeczeństwie wiedza o sporządzaniu zacieru w oparciu o rok bitwy pod Grunwaldem - 1410. Podział na poszczególne składniki w tym przepisie przedstawia się następująco:

1 kg cukru
4 litry wody
10 dkg drożdży

Jakkolwiek kierując się tymi proporcjami otrzymamy oczywiście alkohol, to przepis ten należy odłożyć do lamusa. Powodem jest zdecydowanie zbyt duża ilość drożdży w stosunku do pozostałych składników nastawu. Drożdże, jak wiadomo, powodują niekorzystny, charakterystyczny posmak, należy więc dążyć do tego, aby ich ilość była jak najmniejsza. Jak zrealizować to w praktyce? Bardzo prosto, należy użyć drożdży suszonych i przygotować tzw. matkę drożdżową (MD). Sposób wykonania MD powinien być opisany prze producenta na opakowaniu drożdży.

Mój sposób przygotowania MD: (w oparciu o suche drożdże Zamojskiego) bierzemy pół litra przegotowanej wody, dodajemy cztery łyżeczki cukru i szczyptę pożywki. W celu całkowitego rozpuszczenia składników całość dokładnie mieszamy. Jako dodatek, proponuję użyć pół jabłka utartego dokładnie na papkę. Składnik ten jest doskonałym uzupełnieniem środków, niezbędnych dla drożdży w czasie rozmnażania. MD powinna mieć temperaturę 27-28. Zauważyłem, że zdecydowanie lepiej startuje, jeśli zapewni się jej właśnie takie warunki. W typowej temperaturze pokojowej 20-22 stopni Celsjusza, start (o ile dochodził do skutku) był bardzo spowolniony. Rozmnażające się drożdże potrzebują pewnej ilości tlenu, należy więc co kilka, kilkanaście godzin wstrząsać naczyniem z nastawioną MD. Po upływie około dwóch, trzech dni, MD powinna być już gotowa. Oznakami tego, że możemy jej użyć do zaszczepienia nastawu będzie intensywny syk wydzielanego dwutlenku węgla, i około 2-3 centymetrowa warstwa piany pokrywajaca powierzchnię cieczy (oczywiście przed wstrząśnięciem).

Jakich drożdży uzyć?

Drożdże piekarnicze pozwalają na uzyskanie około 14% alkoholu. Jakkolwiek ich używanie jest dość kontrowersyjne, to należą one do tego samego rodzaju co szlachetne drożdże winne i gorzelnicze. Są opinie, że to nie typ drożdży, ale prowadzona fermentacja, odpowiednie oczyszczanie zacieru i destylacja decydują w głównej mierze o jakości produktu finalnego. Nie można się nie zgodzić z tymi argumentami, ale osobiście proponuję pozostawić drożdże piekarnicze na swoim miejscu - czyli w kuchni, a używać tylko winnych i gorzelniczych.

Drożdże winne vs gorzelnicze

Co do stosowania jednych lub drugich opinie są także podzielone. Osobiście, po lekturze forum Czarnej Oliwki, przekonuje się, że w domowych warunkach używanie z drożdży winnych jest chyba bardziej korzystne. Można za ich pomocą (np. Saccharomyces bayanus) osiągnąć 19% stężenie etanolu w przeciągu 2-3 tygodni. Nie wprowadzają do zacieru dodatkowego charakterystycznego aromatu i są całkowicie neutralne smakowo i zapachowo. Drożdże gorzelnicze są stosowane głównie ze względu na czas ich pracy. Fermentują bardzo szybko i osiągają bardzo duże stężenie etanolu. Nie ma jednak nic za darmo, m.in. ich ekspresowe tempo pracy powoduje, że produkują o wiele więcej niekorzystnych substancji. W przypadku przemysłowym nie ma to zbyt dużego znaczenia, ponieważ surowy spirytus poddaje się analizie i doskonale oczyszcza chemicznie. Z braku odpowiednich metod pomiarowych, w domu należy więc dążyć do tego, aby uzyskać maksymalnie czysty zacier z jak najmniejszą zawartością niepożądanych substancji - czyli użyć szlachetnych drożdży winnych z gatunku najbardziej odpornego wyższe stężenie etanolu. Niewątpliwe zalety drożdży gorzelniczych: szerokie spektrum temperaturowe pracy, mniejsze pienienie, łatwiejsze klarowanie, szybsza fermentacja, w domowych warunkach są chyba jednak mniej ważne.

Góra

Zaszczepienie zacieru drożdżami

Kiedy mamy już dobrze fermentującą matkę drożdżową, możemy zabrać się za przygotowanie nastawu. W najprostszym przypadku potrzebne będą tylko cukier i woda. Ilość składników jest oczywiście uzależniona od pojemności naczynia, w którym będziemy przeprowadzać fermentację. Istnieją przeciwstawne opinie, co do tego, czy woda przeznaczona na zacier powinna być gotowana. Za gotowaniem przemawia korzyść wynikająca z pozbycia się potencjalnie niebezpiecznych bakterii, jednak gotując wodę powodujemy, że zmniejsza się w niej zawartość tlenu. Tlen zaś, jest niezbędny w dużych ilościach w początkowym stadium fermentacji, wiec jego brak wymusza konieczność sztucznego napowietrzania nastawu. Osobiście polecam wariant z niegotowaną wodą, jest po prostu bardziej wygodny, a na upartego w celu pozbycia się drobnoustrojów (i przy okazji pewnej ilości drożdży), można dodać do nastawu pirosiarczyn potasu (K2S2O5).

Kiedy uporaliśmy się z kwestią odpowiedniej wody, możemy w niej rozpuscić cukier. Czynność należy wykonać bardzo starannie, tak aby nie pozostawić żadnych nie rozpuszczonych kryształów cukru. Należy również pamiętać o uwzględnieniu wzrostu objętości cieczy jaki wiąże się z dodaniem cukru (każdy kilogram to około 0,6 litra cieczy więcej).

Ile cukru dodać?

Stosunek wody i cukru zależy od tego, jak duży procent etanolu zamierzamy uzyskać w przefermentowanym zacierze. Największe możliwe do osiągnięcia wartości oscylują w granicach 20%. Aby je jednak uzyskać niezbędne są specjalnie selekcjonowane drożdże o dużej odporności na alkohol etylowy. Na początek proponuje nie rzucać się na głęboką wodę i założyć, iż po zakończonej fermentacji zacier powinien mieć około 14-16% spirytusu. 1 kg cukru daje w przybliżeniu 0,6 l etanolu.

Przykład:

Użyjemy 20 litrów wody i 5 kilogramów cukru. Roztwór będzie więc miał objętość:

5 x 0,6 + 20 = 23 litry

Całkowicie przefermentowane 5 kg cukru da nam:

5000 x 0,6 = 3000 ml czystego etanolu

3 litry etanolu w 23 litrach zacieru to:

3000 / 23000 * 100 = ~13%

Przy obliczaniu proporcji należy zwrócić uwagę na jeszcze jedną bardzo istotną sprawę - zbyt duże stężenie cukru wpływa ujemnie na siłę pracy drożdży. Teoretycznie nie powinno się przkraczać wartości 300g na litr, a w praktyce warto zejść jeszcze niżej i przyjąć, że wartość graniczna to 200-250g na litr. Jeśli z obliczeń wynika, że musimy przekroczyć podaną wyżej liczbę, cukier należy rozłożyć na 2-3 raty i dodawać porcje w miarę postępu fermentacji.

Zakwaszanie

Podczas fermentacji zacier powinien mieć określone pH. Nie mniej niż 4,8 i nie więcej niż 5,3. Niższe ph wpływa na wzrost produkcji gliceryny, wyższe powoduje znaczne wzbogacenie zacieru w aldehydy i glicerol. Zakwaszanie ma jeszcze jeden pozytywny aspekt, hamuje rozwój mikroflory, która mogłaby zagrozić fermentującemu zacierowi. Zakwaszanie najprościej przeprowadzić przez dodatek kwasku cytrynowego. Orientacyjna ilość to około 5 gramów na 10 litrów. Po rozpuszczeniu cukru sprawdzamy, dla pewności, temperaturę nastawu (nie powinna przekraczać 30 stC) i dodajemy matkę drożdżową oraz resztę pożywki. Mieszamy zawartością naczynia i czopujemy korkiem z gazy. Zamknięcie naczynia jest niezbędne z uwagi na bakterie, które mogą przedostać się do roztworu. Fermentujący nastaw jest także lepem dla małych muszek, które zjawiają się praktycznie znikąd. Po trzech dniach gazę zamieniamy na korek gumowy i dodajemy rurkę fermentacyjną. Bąbelkujący dwutlenek węgla powinien nas upewnić, że fermentacja przebiega prawidłowo.

Fazy fermentacji

W przebiegu fermentacji możemy rozróżnić trzy podstawowe fazy:

zafermentowanie
fermentację burzliwą
dofermentowanie

W pierwszej fazie następuje intensywne namnażanie wprowadzony drożdży, czego objawem jest charakterystyczne zmętnienie cieczy. Wydzielanie się dwutlenku węgla jest w czasie tej fazy na niskim poziomie. Druga faza charakteryzuje się intensywnym wydzielaniem pęcherzyków dwutlenku węgla. Zawartość cukru w nastawie gwałtownie maleje, a stężenie etanolu rośnie. Po odfermentowaniu większości cukru intensywność procesu słabnie i zaczyna się faza ostatnia - dofermentowanie, inaczej zwana fermentacją cichą.

Co powstaje w czasie fermentacji

Jak wiemy alkohol etylowy nie jest jedynym produktem, jaki otrzymujemy w procesie fermentacji. W zacierze znajdują się dodatkowo inne alkohole, aldehydy, estry i kwasy. Mimo, że jest ich stosunkowo niewiele, to są przyczyną bimbrowego smaku i zapachu. Wydawałoby się, że różna temperatura wrzenia poszczególnych składników doskonale przyczynia się do ich rozfrakcjonowania, jednak mieszanina wody i wielu produktów ubocznych fermentacji tworzy mieszaniny azeotropowe, których temperatura wrzenia jest nizsza niż tych samych związków osobno. Podczas ogrzewania następuje także parowanie powierzchniowe powodujące przedostawanie się fuzli z parą etanolu do chłodnicy. Aby ograniczyć zawartość olejów fuzlowych w zacierze należy przestrzegać poniższych zasad:

temperatura fermentacji nie może być zbyt wysoka (optymalnie do 20 stC)
pH roztworu nie może być zbyt niskie (uwaga na stopień zakwaszenia)
drożdże muszą mieć wystarczająco dużo azotu (co przekłada się wprost na odpowiedni dodatek pożywki)

Czy bać się metanolu? Zakładając, że wylewany pierwsze 50-100 ml destylatu, absolutnie nie. Nawet zaniechanie tej czynności nie spowoduje problemów zdrowotnych, o ile całkowita ilość spirytusu będzie ze sobą zmieszana. Zakładając, że w jednym litrze znajdzie się około 0,5g metanolu, to do przekroczenia dawki śmiertelnej (LD= 143 mg/kg), 70 kilogramowy osobnik musiałby spożyć 40 litrów 50% destylatu na raz. Jedyna możliwość zatrucia jaką widzę to wypicie tej pierwszej skapanej pięćdziesiątki.

Naczynia fermentacyjne

Najlepszym naczyniem fermentacyjnym są szklane balony, ale nic nie stoi na przeszkodzie aby użyć pojemnika z plastiku. Należy jednak zwrócić uwagę na rodzaj tworzywa sztucznego. Powinien być to polietylen o dużej gęstości oznaczony skrótem HDPE. Doświadczenia niektórych osób mówią, że nie najlepszym pomysłem jest stosowanie butelek PET (politereftalan etylenu). Wprowadzają one bowiem do zacieru charakterystyczny plastikowy posmak.

Tajemnica przecieru pomidorowego

Słowo o przecierze pomidorowym. Tajemnica dobrego bimbru z przecieru polega na tym, że przecier ma w swoim składzie witaminę H czyli biotynę. Biotyna jest niezbędna do rozwoju drożdży, ale w żadnym wypadku ich nie zastępuje. Wpływa tylko na zmniejszenie ich ilości, co skutkuje lepszą jakością zacieru i w efekcie mniejszym smrodkiem destylatu. Zaniechanie dodatku drożdży jest moim zdaniem czystym marnotrawstwem cukru. Drożdże dzikie, z racji niskiej odporności, nigdy nie pozwolą na osiągnięcie odpowiednio dużego stężenia etanolu.

Góra

Minął miesiąc...

...i zaczynamy finał imprezy. Zacier przygotowany do destylacji powinien być klarowny. Jeśli nie będzie, osady, w których znajdują się m.in. komórki drożdży, będą porywane przez parę podczas gotowania i przedostaną się do destylatu, psując oczywiście jego smak i zapach. Klarowność można w domu uzyskać dwoma sposobami. Pierwszy to zdanie się na grawitację, skuteczny ale wymagający dużo czasu. Drugi użycie specjalnych środków do klarowania np. Klarowin, którego głównym składnikiem jest bentonit (zdjęcie po lewej). Dodanie do zacieru bentonitu powoduje wytrącenie osadów i daje możliwość zlania klarownego płynu.

Przefermentowany zacier zlewamy do boilera. Kontrolujemy wysokość do jakiej sięga lustro cieczy. Nie może być ona zbyt duża, ponieważ przy podgrzewaniu ciecz zwiększa swą objętość i może zatkać odpływ pary. Do boilera przykręcamy kolumnę rektyfikacyjną, a do jej górnej części podłączamy zasilanie zimnej wody. Woda może krążyć w obiegu zamkniętym (poruszana np. pompą), ale z uwagi na wygodę, większą wydajność chłodniczą i oczywiście mniejszy stopień skomplikowania ujście jej kierujemy po prostu do zlewu. Ostatnim etapem przygotowań jest podłączenie termometru oraz rurki upustowej do zawory refluksu i skierowanie jej do naczynia odbiorczego. Gotowe...

...Uruchamiany podgrzewanie...

W czasie 30-45 minut, około 20 litrów zacieru powinno osiągnąć temperaturę wrzenia. Na kilka chwil przed, należałoby uruchomić chłodzenie kondensera. Jeśli nie posiadamy pomiaru temperatury cieczy w boilerze jest to moment dość trudny do wychwycenia, ponieważ jej wzrost w kolumnie jest bardzo gwałtowny. Na szczycie od temperatury pokojowej do 80 st. C mija kilka, kilkanaście sekund. Dobrze jest więc uruchomić przepływ wody z odpowiednio dużym zapasem. Wcześniej przez kilka minut można wyczuć ręką idącą do góry parę. Sposób skuteczny, ale czasami dość bolesny. Moment wrzenia to także czas na redukcję ogrzewania. Zmniejszamy zatem dopływ gazu do palnika, ile... to już trzeba określić doświadczalnie. Jeśli przyjąć, że max. to 100% mocy palnika, to należy go zredukować do około 50-70%. Zbyt intensywne podgrzewanie doprowadzi do zalania kolumny i proces rektyfikacji nie będzie przebiegał prawidłowo.

Zaczynają lecieć pierwsze krople....

Wrzenie zacieru zapoczątkuje proces rektyfikacji. Na zimnych rurkach kondensera zacznie skraplać się etanol, który grawitacja skieruje w dół. Zawór refluksu od początku trzymamy cały czas otwarty. Kiedy w naczyniu odbiorczym uzyskamy około 50 ml cieczy, zawór zamykamy i czekamy na ustabilizowanie się temperatury. Z wartości powyżej 80 stopni powoli powinna się ona obniżać, aż do osiągnięcia optimum czyli około 78,3C. Uzyskaną wcześniej ciecz wylewamy ponieważ jest to w przeważającej większości metanol. Niższa temperatura wrzenia tego alkoholu powoduje, że paruje on jako pierwszy, dając tym samym bardzo dobrą sposobność na pozbycie się go. Kiedy temperatura spadnie poniżej 80 st C zaczynamy powoli otwierać zawór refluksu. Należy tak wyregulować odbiór etanolu, aby stosunek reflux ratio był na poziomie minimum 4:1. W praktyce sprowadza się do pozyskiwania około 0,5 litra cieczy na 30 minut (z półtora calowej kolumny). Można by w zasadzie trochę zwiększyć szybkość... ale jakość ponad wszystko :-) Jak określić prawidłowy stosunek reflux ratio? Należy wcześniej wypróbować doświadczalnie jak ilość etanolu jest skraplana, przy danym ogrzewaniu i chłodzeniu (całkowita). Jeśli będzie to około 100 ml na minutę, to zgodnie ze stosunkiem 4:1, powinniśmy obierać w ciągu 60 sekund 20 ml etanolu lub mniej, ze względu na założenie pewnego marginesu błędu. 16 - 17 ml na minutę daje prawie dokładnie 1 litr w ciągu godziny. Destylacja w przybliżeniu 20 litrów zacieru, da nam ponad dwa litry etanolu, a proces ten powinien trwać około 2 godzin.

Góra

Kończymy...

Praktycznie, przez 90% czasu rektyfikacji temperatura na szczycie kolumny wydaję się być stała. W rzeczywistości, zakładając stałe reflux ratio, cały czas powoli wzrasta. Wzrost ten jest jednak na tyle powolny, że mając za urządzenie pomiarowe termometr rtęciowy, można tego wogóle nie zauważyć. Podczas procesu zawartość etanolu w zacierze systematycznie spada. Kiedy osiągnie już minimalne ilości zaczyna brakować cieczy, która skraplana w chłodnicy mogłaby uczestniczyć w rektyfikacji. Tu wzrost temperatury jest już bardzo wyraźny. Wspomniana końcówka procesu w czasie około 10 - 15 minut daje wzrost z np. 79-80 stC do powyżej 90. Osobiście przerywam proces, kiedy temperatura przekroczy 82 stopnie. Co prawda można by ratować się jeszcze zwiększając reflux ratio, ale ilość otrzymanego tym sposobem alkoholu jest już niewielka, a wysoka temperatura wrzenia zacieru powoduje parowanie alkoholli wpływających niekorzystnie na smak i zapach spirytusu.

Powyższy wykres nie jest może zbyt precyzyjny, ponieważ powstał przez zapis temperatur poszczególnych faz na kartce, ale ogólnie doskonale oddaje przebieg procesu, czyli jednostajny powolny wzrost temperatury podgrzewanego zacieru, gwałtowny wzrost temperatury w kolumnie, stabilizację kolumny i dość szybki wzrost temperatury kolumny na końcu, spowodowany ubytkiem etanolu z podgrzewanej cieczy. Temperatura pozyskiwanego spirytusu oscylowała w granicach 31-33 stopni Celsjusza. Tw we i Tw wy to odpowiednio temperatury wody na wejściu i wyjściu z chodnicy

Finał

Dzięki przeprowadzonemu procesowi powinniśmy otrzymać alkohol o stężeniu około 91-95%. Przypominam o błędzie pomiaru, w przypadku kiedy wkładamy alkoholomierz do ciepłego etanolu. Wskazania mogą wtedy nawet przekraczać wartość 96%, co jest oczywiście bzdurą. Aby otrzymać wiarygodne wartości, należy skorzystać z tabel przeliczających lub ochłodzić spirytus do wartości podanej na alkoholomierzu.

Lubię to 6