Procesul de fermentație sub forma sub care se desfășoară acesta în sucul de fructe și de struguri se cunoaște încă din vechime. Însă transf...
Procesul de fermentație sub forma sub care se desfășoară acesta în sucul de fructe și de struguri se cunoaște încă din vechime. Însă transformările care au loc în timpul fermentației și cauzele și agenții care le provoacă erau în mare parte necunoscute pană în secolul al XlX-lea, când Louis Pasteur (1822- 1895) a descoperit drojdia ca agent de fermentație.
Fermentația alcoolică este procesul prin care se formează alcool etilic, sub acțiunea diferitelor organisme (Saccharomyces sp, Bacillus macerans), asupra diferitelor substrate, mai ales glucide.
Care sunt agenții fermentației?
Drojdiile
Drojdiile sunt microorganisme unicelulare care fac parte din regnul Fungi. După descoperirea drojdiei s-a aflat curând că există diferențe între drojdii și că fiecare tulpină de drojdie are propria putere de fermentație și propriul comportament, care diferă foarte mult de al celorlalte.
Printr-o muncă colosală s-au obținut, din celule separate, culturi pure de drojdie, al căror potențial de fermentație a fost studiat mai târziu. Cele mai bune tulpini se găsesc astăzi în comerț sub denumirea de drojdie de cultură pură. În prezent există și tulpini care produc substanțe aromate în timpul fermentației.
Ce rol au drojdiile în fermentația alcoolică?
Drojdia de cultură pură transformă zaharurile în alcool! Aceasta trebuie să transforme toată cantitatea de zaharuri în alcool, să creeze substanțe aromate care să confere un gust bun distilatului, să execute rapid formarea alcoolului și să nu emane produși secundari dăunători. Există și forme speciale, ca, de exemplu, drojdiile de fermentație inferioară, care pot lucra până la 5°C. Trebuie luat în considerare însă faptul că aceste drojdii lucrează mult mai încet la temperaturi reduse, prin urmare fermentația completă a decoctului durând considerabil mai mult. Așadar, chiar și când lucrați cu drojdii de fermentație inferioară ar trebui să păstrați pe cât posibil o temperatură de 15-18° C, pentru ca fermentația alcoolică să meargă repede și fără probleme.
Alte specii de drojdie pot strica decoctul. Acestea sunt alte specii de drojdie, precum drojdia apiculată și drojdia peliculară. Ele produc puțin alcool și, în plus, distrug componente valoroase ale decoctului. La contactul cu aerul, drojdia peliculară creează la suprafața decoctului și a vinului pelicule etanșe, gri-alburii, zbârcite. Calitatea produsului de fermentație (vin, decoct) scade. Acești agenți de fermentație sunt nedoriți, iar dezvoltarea lor trebuie să fie împiedicată printr-o desfășurare corectă a fermentației (adăugare de drojdie de cultură pură, vas închis etanș).
Drojdiile în natură
Drojdiile naturale sunt omniprezente. Drojdiile apar peste tot în natură și pe toate fructele, precum merele, perele sau fructele de pădure. Pe lângă drojdiile propriu-zise, apar și drojdiile peliculare, bacterii, ciuperci de mucegai și alte microorganisme. Adăugarea de drojdie de cultură pură împiedică dezvoltarea multora din microorganismele nedorite din decoct.
Însă nu trebuie scăpat din vedere faptul că apariția drojdiei sălbatice în natură depinde foarte mult de condițiile meteorologice. Toamna, când vremea este rece și umedă, populația de drojdii de pe fructe este mult mai redusă, așadar dacă nu se adaugă drojdie de cultură pură fermentația ar putea dura mult.
Ce este fermentația spontană și când apare?
Drojdiile sălbatice care apar în mod natural pe fructe declanșează așa-zisa fermentație spontană. Însă fermentația se instalează încet, permițând astfel și altor microorganisme (nedorite) de pe fructe să se dezvolte. Creșterea acestora începe să fie redusă doar odată cu reducerea cantității de oxigen și creșterea conținutului de alcool.
Însă este posibil ca până în acel moment să se fi format deja substanțe nedorite, precum acidul acetic, substanțe care conferă distilatului un gust sau un miros neplăcut etc. Acest proces nedorit se poate evita prin adăugarea de drojdii de cultură pură.
Fermentația alcoolică
În timpul fermentației alcoolice, la 20°C drojdia se înmulțește foarte repede. Ea conține un agent de fermentare numit zimază. Zimaza descompune fructoza și dextroza din decoct, transformându-le în alcool și dioxid de carbon. Există și alți produși secundari. Fermentația alcoolică trebuie să aibă loc fără ca decoctul să intre în contact cu aerul. Oxigenul din decoct se consumă rapid în procesul de înmulțire al drojdiei. Acest fenomen încetinește, respectiv oprește dezvoltarea tuturor celorlalte microorganisme care a nevoie de oxigen.
Există o categorie de microorganisme a căror dezvoltare este încetinită de alcoolul produs rapid. Astfel, prin adaosul de drojdie de cultură pură se poate obține și o fermentație pură. Dioxidul de carbon care ia naștere urcă prin decoct, astfel se amestecă decoctul. Spațiul liber de la suprafața decoctului se umple cu dioxid de carbon care împinge oxigenul și iese prin dopul de fermentație.
Ecuația fermentației
| C6H12O6 > | 2C5H5OH + | 2CO2 |
| dextroza fructoză | alcool alimentar (alcool etilic) | dioxid de carbon |
| 100 g | 51 g | 49 g |
Fermentația alcoolică are 3 faze. Care sunt acestea?
Fazele fermentației alcoolice sunt: prefermentarea, fermentarea primară și postfermentarea.
În faza de prefermentare are loc o înmulțire puternică a celulelor de drojdie datorită oxigenului din decoct și a cantității reduse de alcool. În faza de fermentare primară, procesul de fermentare se poate supraveghea la nivelul dopului.
În această fază, fermentarea este intensă, activă. Se produc cantități mari de dioxid de carbon și de alcool. Faza se mai numește și faza termofilă. În această fază apare o creștere a temperaturii. În ultima fază, postfermentarea, cea mai mare parte din zahăr a fermentat deja. Se mai produc doar cantități mici de dioxid de carbon. Cele trei faze se observă foarte bine la nivelul dopului de fermentație:
- prefermentarea – se eliberează puțin dioxid de carbon;
- fermentarea primară – se eliberează mai mult dioxid de carbon;
- postfermentarea – cantitatea de dioxid de carbon care se eliberează este în scădere;
Care sunt produșii de fermentație?
Primul și cel mai important, alcoolul
Cel mai important produs al fermentației este alcoolul alimentar (alcoolul etilic). Cantitatea produsă depinde de conținutul de zaharuri al lichidului fermentat, respectiv, al decoctului. Alcoolul este mai ușor decât apa (1 l cântărește 790 g) și fierbe la 78°C. Pe lângă alcoolul alimentar se formează și un amestec de alcooli superiori numit ulei de fuzel.
Glicerina
Pe lângă alcoolul alimentar se formează și substanțe nedorite. Un lichid uleios cu gust dulceag. 1 l de vin conține cam 6- 9 g glicerină. Prezența glicerinei în vin și în decoct este dorită, ea dând vinului consistență. La distilare, ea nu va trece în rachiu.
Dioxidul de carbon
Acesta ia naștere în cantități mari în timpul fermentației, este mai greu decât aerul și este sufocant. În pivnițele unde se face fermentație trebuie să se asigure o aerisire corespunzătoare pentru ca gazele de fermentație să se evacueze corect. La intrarea într-o astfel de pivniță trebuie să aveți o lumânare; aprinsă pe care să o țineți la nivelul capului.
De asemenea, el umple spațiul liber de la suprafața decoctului, împingând afară oxigenul, ceea ce duce la oprirea dezvoltării microorganismelor care au nevoie de oxigen (bacterii de acid acetic, drojdii peliculare etc.). Deoarece dioxidul de carbon este mai greu decât aerul, acesta rămâne la suprafața decoctului. Perna de dioxid de carbon astfel obținută nu trebuie distrusă, altfel oxigenul va ajunge din nou în decoct.
Acetaldehida
Acetaldehidă= substanță caracteristică primei ape, ușor de separat. Reprezintă un produs natural de fermentație. Dacă procesul nu se desfășoară corect, cantitatea de acetaldehidă formată va fi foarte mare. Punctul de fierbere al acesteia este la 20° C, astfel că dacă prima apă se scoate corect, ea va fi eliminată imediat. Are miros și gust înțepător și nu trebuie să ajungă în distilat.
Uleiul de fuzel
Este vorba despre alcooli superiori cu puncte de fierbere la 80-160°C. Aceștia au gust și miros neplăcut și nu trebuie să ajungă în rachiu. Dacă la rafinare concentrația de alcool este mai mică de 42%vol., ei vor trece mai ușor în distilat. Trebuie să separați din timp apa mijlocie de ultima apă.
Metanolul – alcoolul metilic rezultat la fermentația alcoolică. Care este limita maximă admisă în rachiurile naturale (băuturi alcoolice)?
Metanolul este toxic pentru om – respectaţi valorile maxime permise!! Enzimele din fructe transformă pectina în metanol. Acesta este toxic, are miros similar celui de alcool și fierbe la 74,7°C. Separarea prin distilare nu se poate face perfect, așa că îl veți găsi în toate cele trei ape ale distilatului. Așadar, rachiurile naturale conțin întotdeauna un pic de alcool metilic. Acesta este toxic pentru om, ceea ce face că s-au stabilit valori maxime în rachiu, care nu trebuie depășite.
rachiuri naturale: 1000g/100 l alcool
Excepțiile sunt: mere, pere (fără Williams), prune de Damasc, prune, corcodușe, piersici, caise, zmeură, mure – în cazul acestora, limita maximă este de 1200g/100 l alcool. La perele Williams, gutui, soc negru, coacăze negre și roșu, scorușe și ienupere puteți ajunge până la 1350g/100 1 alcool.
Arome și mirosuri rezultate la fermentația alcoolică
Dacă fermentația alcoolică s-a efectuat în bune condiții, acest lucru duce la scăderea cantității de substanțe nedorite produse. La substanțele care dau mirosul și aroma fructelor se adaugă noi substanțe aromate produse de rasele bune de drojdie, indispensabile pentru obținerea unui distilat de calitate. Dacă fermentația alcoolică nu se face corect, aceste substanțe vor fi insuficiente cantitativ și nesatisfăcătoare calitativ.
Substanțele cu gust și miros neplăcut, acidul acetic etc. iau naștere în cantități mici chiar și dacă fermentarea se face corect. Însă dacă materia primă este de proastă calitate și nici nu se lucrează corect, cantitatea de substanțe nedorite va crește imediat, ducând la obținerea unui distilat de calitate inferioară.
Cum influențează temperatura fermentația alcoolică?
Temperatura optimă pentru fermentația alcoolică este de 18-20°C. În timpul fermentației alcoolice se emană căldură, ceea ce înseamnă că decoctul din vasele mari se va încălzi. Temperatura de fermentație ideală este de 18-20° C. Temperaturile mai ridicate au efecte negative asupra procesului, deoarece drojdia încetează activitatea la 40° C și la 60°C moare.
La cantitățile mai mici de fructe trebuie să vă asigurați că la începutul fermentației temperatura este deja de minimum 18° C. Așadar, la prepararea decoctului fructele trebuie să fie întotdeauna suficient de calde (18-20° C).
Drojdiile de fermentație inferioară lucrează și la temperaturi mai reduse (până la 5° C), însă odată cu scăderea temperaturii, scade și viteza lor de lucru. Dacă vreți ca fermentația să meargă bine și repede, asigurați și drojdiei de fermentație inferioară temperaturi de 15-18 grade Celsius.
Temperaturile de fermentație prea mari trebuie evitate, ele putând cauza pierderi de alcool și de substanțe aromate. Perele Williams, de exemplu, nu trebuie să fermenteze la mai mult de 18° C.
