Уравнение реакции получения спирта из крахмала

Химия — От крахмала к спирту

С получением спирта (C₂H₅OH) из фруктов и овощей с заметным содержанием сахара все достаточно просто (см. статью Химия — Брожение: от сахара к спирту). Однако, этанол можно получить и из крахмалосодержащего сырья (картофель, бобовые, зерновые и т. д.). Только в этом случае в технологическую цепочку получения спирта включается процесс превращение крахмала в сахар под воздействием определенных ферментов:

КРАХМАЛ + ВОДА +ФЕРМЕНТ = САХАР

Промышленные ферментные препараты могут быть куплены у спиртовых и биохимических заводов, специализирующихся на продаже миниспиртзаводов и сопутствующих материалов, или заменены на солодовое молоко, которое можно получить своими силами.

Если подставить массы атомов водорода Н=1, углерода С=12 и кислорода O=16 в формулу, то мы получим следующее соотношение:

(6*12 + 10*1 + 5*16) + (2*1 + 16) = (6*12 + 12*1 + 6*16)

162 + 18 = 180

То есть, из 1 кг крахмала теоретически получается 180/162=1,111 кг сахара. Зная содержание крахмала в сырье, можно рассчитать выход спирта. Например, если содержание крахмала в пшенице 60%, то теоретический выход спирта из такого зерна составит 0,426 л/кг:

1 кг пшеницы => 0,6 кг крахмала => 0,666 кг сахара => 0,426 л спирта

Но здесь необходимо учесть, что во многих видах сырья, как, например, в кукурузе, горохе и т. п., кроме крахмала присутствует и какое-то количество сахаров.

Практический выход спирта, как и в случае с получением его напрямую из сахаров, обычно на 10-15% меньше теоретического по тем же причинам:
— неполное сбраживание сахара;
— неправильный процесс брожения;
— прямые потери.

В таблице ниже приведены ориентировочные данные по содержанию крахмала и сахаров, а также практическому выходу спирта из различного крахмалосодержащего сырья (при 15% потерь относительно теоретического выхода, в мл на килограмм сырья).

Сахар
родной, %;

Сахар из
крахмала, %

Сахар
всего, %

Спирт,
мл/кг

ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО СПИРТА ИЗ БИОЛОГИСЕСКОГО СЫРЬЯ

Кафедра БТ

Лабораторная работа

по предмету “Химия отрасли”

Получение спирта из крахмала

студенты гр. ТБПиВ-91

Цель работы: ознакомиться с методом получения спирта из крахмала при помощи дрожжей и ячменного солода.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО СПИРТА ИЗ БИОЛОГИСЕСКОГО СЫРЬЯ

Современная промышленная технология получения этилового спирта из пищевого сырья включает следующие стадии:

§ Подготовка и измельчение крахмалистого сырья — зерна (прежде всего — ржи, пшеницы), картофеля, кукурузы и т. п.

§ Ферментация. На этой стадии происходит ферментативное расщепление крахмала до сбраживаемых сахаров. Для этих целей применяются рекомбинантные препараты альфа-амилазы, полученные биоинженерным путём — глюкамилаза, амилосубтилин.

§ Брожение. Благодаря сбраживанию дрожжами сахаров происходит накопление в бражке спирта.

§ Брагоректификация. Осуществляется на разгонных колоннах.

Отходами бродильного производства являются углекислый газ, барда, эфиро-альдегидная фракция, сивушные масла.

Спирт, поступающий из брагоректификационной установки (БРУ) не является безводным, содержание этанола в нём до 95,6 %. В зависимости от содержания в нём посторонних примесей, его разделяют на следующие категории:

Производительность современных спиртовых заводов около 30 000-100 000 литров спирта в сутки.

Технология солода складывается из следующих основных про­цессов: замачивание и проращивание зерна; сушка солода и удаление ростков. На отечественных спиртовых заводах для оса­харивания используют сырцовый — несушеный солод (непра­вильно называемый «зеленым»). Этот солод не может долго хра­ниться, поэтому на каждом спиртовом заводе его готовят в коли­чествах, необходимых для текущей работы.

В спиртовой промышленности США, Германии и некоторых других стран применяют сухой ячменный солод, вырабатывае­мый специализированными солодовенными заводами. Сушка со­лода связана с большими капитальными и эксплуатационным затратами и сопровождается снижением осахаривающей (на 25-30 %) и особенно сильно (в 4 раза) цитолитической актив­ности ферментов.

Осахаривающая способность (ОС) выражает воз­можность всех амилолитических ферментов осахаривать (гидро­лизовать) крахмал до редуцирующих веществ (РВ). За единицу ОС принимают количество фермента, которое при температуре 30 °С в течение 1 ч расщепляет 1 г крахмала. Степень гидролиза субстрата не превышает 30 %.

Инвертазная активность (ИА) выражает способ­ность фермента гидролизовать сахарозу. За единицу активности принимают количество фермента, которое за 1 мин гидролизует 1,25 г сахарозы при рН 4,6 и температуре 30 °С. Степень гидро­лиза субстрата не более 50 %. Активность препарата выражена в единицах РВ на 1 г препарата или 1 мл ферментного раствора.

СЫРЬЕ ДЛЯ СОЛОДОРАЩЕНИЯ.

Основное требование, предъявляемое к солоду, — способность как можно быстрее и полнее осахаривать крахмал, для чего он должен накопить три фермента: α-амилазу, β-амилазу и декстриназу. В солоде, приготовленном из зерна различных злаков, со­держатся неодинаковые количества каждого из ферментов. Исхо­дя из этого, все злаки делят на четыре большие группы: ячменя, проса, овса и кукурузы. Группа ячменя, объединяющая ячмень, рожь и пшени­цу, дает солод с высокой α- и β-амилолитической и относитель­но низкой декстринолитической активностью.

Основная цель замачивания — увлажнить зерно; дополнитель­ная — отмыть от остатков пыли, удалить легкие зерновые и не­зерновые примеси и подавить микроорганизмы. Замачивание ведут с применением воздуха и воды, чередуя насыщение зерна водой и аэрацию.

Цель солодоращения — накопление ферментов, растворение межклеточных пластинок и стенок клеток эндосперма, что необ­ходимо для снабжения развивающегося зародыша питательными веществами и перехода ферментов в сусло. Зерно проращивают в таких условиях, чтобы расход крахмала на дыхание и образование новых вегетативных органов был ми­нимальным, при возможно меньшем обсеменении микроорга­низмами, особенно кислотообразующими.

Проращивание ячменя и овса ведут следующим образом: в течение первых 2 суток поддерживают температуру 19-20 °С, в дальнейшем ее снижают ежесу­точно на 1-2 °С и к окончанию проращивания доводят до 13-14 °С. Влажность готового солода должна быть 44-45 %. Прекращают проращивание, как правило, на 10-е сутки.

ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ ГИДРОЛИЗ КРАХМАЛА.

Цель ферментативного гидролиза крахмала — получение сусла. Разваренную массу зерна или картофеля осахаривают (гидролизуют) ферментами солода или культур плесневых грибов. Получаемый в результате этого продукт (сусло) в литературе прошлых лет называли «сладкий затор», «осахаренная масса». Термин «затор» сохранился с того давнего времени, когда на спирт перерабатывали муку, которую «затирали» — смешивали с водой и солодом при определенной температуре.

Независимо от природы катализатора при разрыве каждой α-1,4- и α-1,6-глюкозидной связи в крахмале по месту разрыва присоединяется молекула воды:

В амилозе при разрыве α-1,4-глюкозидной связи гидроксил воды присоединяется к пер­вому углеродному атому левого остатка глюкозы, образуя альде­гидную группу в скрытой (полуацетальной) форме, водород воды присоединяется к кислороду глюкозидной связи при четвертом углеродном атоме правого остатка глюкозы. Гидролиз амилопек­тина в точке ветвления (α-1,6-глюкозидной связи) сопровождает­ся присоединением гидроксила воды также к первому углеродно­му атому, а водорода воды — к шестому углеродному атому.

В пределе — при разрыве всех глюкозидных связей — присо­единяется n-1 молекул воды (где n — число глюкозных остатков в макромолекулах амилозы и амилопектина, или СП) и образу­ется n молекул глюкозы. Так как n очень велико, то числовое значение n-1 будет практически пренебрежимо мало отличаться от n и реакция гидролиза может быть выражена уравнением

или применительно к одному глюкозному остатку

Отсюда теоретический выход глюкозы в процессе гидролиза составляет 111,11 % к массе крахмала.

Механизм действия всех ферментов основан на образовании неустойчивых промежуточных соединений — комплексов из реа­гирующих молекул субстрата и активных центров ферментов. При этом в реагирующих молекулах происходит деформация, обеспечивающая вступление их в реакцию. После реакции фер­мент и химически измененный субстрат отталкиваются один от другого и фермент может реагировать с новой молекулой суб­страта.

Осахаривание разваренной массы, как правило, осуществляют непрерывным способом и лишь на некоторых заводах малой мощности — периодическим. Независимо от способа процесс осахаривания складывается из следующих операций: охлаждение разваренной массы до определенной температу­ры, которая после смешивания массы с солодовым молоком (микробной культурой) понизится до заданной для осахарива­ния; смешивание разваренной массы с солодовым молоком (мик­робной культурой); осахаривание крахмала; охлаждение сусла до температуры «складки» — начальной тем­пературы брожения сусла; перекачивание сусла в бродильное и дрожжевое отделения завода.

Все эти операции, кроме перекачивания сусла, при периоди­ческом процессе выполняются в одном аппарате, называемом заторным баком; при непрерывном процессе или в отдельных аппаратах, установленных последовательно, или в одном аппара­те (сочетается несколько операций).

СБРАЖИВАНИЕ ЗЕРНО-КАРТОФЕЛЬНОГО СУСЛА.

Все сусло кроме той части, что идет на приготовление дрож­жей, направляют в бродильные аппараты, и содержащийся в нем сахар сбраживается дрожжами в спирт. При сбраживании зерно-картофельного сусла одновременно происходит доосахаривание декстринов. Бродящее сусло называют бражкой, или культу­ральной жидкостью.

Показание сахарометра в фильтрате бражки — это видимая плотность, показание сахарометра в фильтрате бражки после отгонки спирта и доведения дистиллированной водой до первона­чального объема — содержание истинных сухих веществ бражки. Последние всегда больше видимой плотности. Этими терминами заменены ранее применявшиеся — соответственно ви­димый и истинный отброды.

Содержание спирта в зрелой бражке (и в водно-спиртовом растворе) в объемных процентах называют крепостью бражки (и этилового спирта). На отечественных спиртовых заводах в настоящее время при­меняют в основном непрерывно-проточный, проточно-рецирку­ляционный и циклический, а на малых заводах еще периодичес­кий способы сбраживания сусла.

ПЕРЕГОНКА ПРИ АТМОСФЕРНОМ ДАВЛЕНИИ.

В тех случаях, когда нагревание не сопровождается распадом вещества или когда перегоняемая жидкость, имеет не слишком высокую температуру кипения, для очистки пользуются перегонкой под обыкновенным дав­лением. Для этой цели собирают прибор (рис. 1), состоящий, из колбы Вюрца, холодильника и прием­ника.

Колбу Вюрца выбирают таких размеров, чтобы под­лежащая перегонке жидкость занимала не больше 2 /₃ объема колбы. Колбу снабжают термометром, присоеди­няют к холодильнику и укрепляют лапкой на штативе. Под колбу подводят водяную или другую баню, или же кольцо с асбестированной сеткой, если жидкость можно нагревать на горелке.

Отводная трубка колбы должна входить в форштос холодильника не менее чем на 4-5 см (считая от проб­ки). Убедившись в надежном соединении колбы с холо­дильником и прочности крепления колбы, в горло ее вставляют воронку таких размеров, чтобы нижний конец ее был на 2-3 см ниже отводной трубки, вливают жид­кость, подлежащую перегонке, и закрывают горло проб­кой с термометром.

Когда весь прибор собран, тщательно проверяют, хорошо ли подобраны пробки и правильно ли стоит тер­мометр. Только тогда подставляют приемник для дистил­лята и начинают нагревание. При перегонке нужно стре­миться к тому, чтобы не было сильно бурлящего кипения, так как капли жидкости могут попасть в отводную труб­ку и загрязнить дистиллят. Для создания равномерного кипения в колбу бросают несколько стеклянных капилля­ров, запаянных с одного конца. Приемником могут слу­жить химические стаканы, конические колбы и другие сосуды.

Фракционной, или дробной, перегонкой называют такой способ ведения ее, когда из смеси жидкостей с раз­личными температурами кипения выделяются некоторые отдельные компоненты.

Дробную перегонку ведут обязательно с применением дефлегматора. К круглодонной колбе соответ­ствующей емкости подбирают пробку, в которой высвер­ливают отверстие для дефлегматора. Затем к дефлегма­тору подбирают пробку для термометра и к холодильни­ку для отводной трубки дефлегматора. Тот или иной дефлегматор выбирают с учетом свойств жидкостей, об­разующих смесь. Дефлегматор вставляют в колбу, по­ставленную на баню или на асбестированную сетку и прикрепленную лапкой к штативу. При помощи другой лапки дефлегматор также прикрепляют к штативу, затем его соединяют с холодильником и уже после этого встав­ляют в дефлегматор пробку с термометром.

Вместо дефлегматоров лучше пользоваться колон­ками полной конденсации, дающими воз­можность проводить более тонкое разделение жидкостей по температурам кипения.

Жидкость, подлежащую фракционированию (дробной перегонке), наливают в колбу или перед тем как вставят дефлегматор, или через дефлегматор после того, как по­следний соединен с холодильником. Прежде чем присту­пить к перегонке, необходимо подготовить нужное коли­чество приемников, поставив на каждом из них восковым карандашом номер, затем подставляют приемники в по­рядке очередности. Одновременно следует вести запись

тех температур, в пределах которых собиралась данная фракция, например:

Фракция № 1. 80-86 °C

Фракция № 2 . 86-92 °С

Если при перегонке замечаются какие-либо особен­ности, их также нужно отмечать в тетради против номе­ра фракции. В некоторых случаях вначале проводят грубое фрак­ционирование, когда отдельные фракции собирают в пре­делах 5-10 °С, а затем эти фракции разгоняют отдельно, но уже в более узких температурных пределах. Метод фракционной перегонки является весьма кро­потливым и его применяют главным образом при точных работах.

Нужно отметить, что не все смеси жидкостей с отли­чающимися друг от друга температурами кипения можно разделить дробной перегонкой. Если, например, имеется смесь, состоящая из 7 частей этилового спирта и 93 ча­стей бензола, температура кипения смеси будет 60 °С, несмотря на то, что спирт кипит при 78 °С, а бензол при 80 °С. Бывают смеси, которые имеют и более высокую температуру кипения, чем каждое из образующих их ве­ществ. Например, вода кипит при 100 °С и хлористый водород при минус 84 °С. Смесь же их, образующая соляную кислоту и содержащая 20,2 % хлористого водорода, ки­пит при 110 °С (при давлении 760 мм рт. ст.). Эти смеси нельзя разделить перегонкой, и они получили название нераздельно кипящих смесей, или азеотропных смесей.

Такие смеси в лабораторной практике встречаются довольно часто; в специальных справочниках имеются таблицы двойных и тройных азеотропных смесей с ука­занием температур кипения смесей и их процентного со­става. При работе с большими количествами диэтилового эфира нужно помнить, что эфир может содержать пере­кисные соединения; последние при отгонке эфира ос­таются на дне колбы и при накоплении могут вызвать взрыв.

Количество перекисных соединений, в эфире может быть различным. Присутствие их можно обнаружить по образованию коричневого окрашивания при смещении иодкалийкрахмального раствора с испытуемым эфиром. Для отделения перекисных соединений в эфир добав­ляют подкисленный раствор FeSO₄ и оставляют стоять в течение суток, затем эфир отделяют и перегоняют над смесью FeSО₄ • 7Н₂О и NaOH, взятой в эквимолекуляр­ном соотношении компонентов. Очищенный таким образом эфир будет свободен от пе­рекисных соединений и безопасен в работе. Накопление перекисных соединений идет очень замет­но, если эфир стоит на свету. Поэтому эфир следует хра­нить в темном месте.

Иногда одна перегонка, даже фракционированная, не дает нужной очистки продукта. В таких случаях часто совмещают перегонку с какой-либо химической обработ­кой. Например, в эфире могут быть в качестве примесей органические кислоты (уксусная, муравьиная), альдеги­ды, перекиси и ненасыщенные соединения. Наиболее простым способом очистки эфира от всех этих загрязне­ний, даже если они присутствуют одновременно, является следующий. К 500 мл эфира, содержащего примеси, до­бавляют 30 мл водного 12,5 %-ного раствора AgNO₃. и затем 50 мл водного 4 %-ного (1н) раствора NaOH. Смесь энергично перемешивают встряхиванием в тече­ние 5-7 мин. После этого дают эфиру отстояться и от­деляют водный слой. Работу нужно проводить в дели­тельной воронке. Очищенный таким образом эфир под­вергают перегонке.

Точно таким же приемом можно очистить и многие другие органические жидкости, кроме тех, которые могут диссоциировать с образованием ионов хлора.

О перегонке под обыкновенным давлением необхо­димо запомнить следующее:

1. Прибор для перегонки должен быть собран пра­вильно, красиво и аккуратно. В местах соединений не должно быть неплотностей.

2. Нагревание огнеопасных жидкостей надо вести вдали от нагревательных элементов на предварительно нагретой водяной или иной бане.

3 Термометр должен быть помещен вдоль оси горла колбы Вюрца. и не касаться стенок ее; резервуар термо­метра должен находиться на одном уровне с отводной трубкой или немного ниже ее.

4-. В колбу надо бросить 2-3 «кипелки» маленькие кусочки не глазированного фарфора.

5. При атмосерном давлении можно перегонять только те вещества, которые при нагревании не претер­певают каких-либо изменений и не разлагаются.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

1. Отбор зерна для проращивания.

Мы отделили качественные зерна от сора и обломков зерна, после чего взвесили:

Отобранное зерно промываем и выкладываем в чашки Петри, предварительно положив на дно чашек смоченную фильтровальную бумагу.

3.Прорастание зерна в чашках Петри происходит 3-4дня, каждый день мы промываем зерно.

4.Отделение ростков. Вручную отделяем ростки и взвешиваем солод.

5.Определение коэффициент всхожести.

· К_всх = (59,6 / 82,36) * 100% = 72,4 %

7.Приготовление крахмала и измельчение солода. Из высушенного солода отбираем 15 г, растираем в керамической чашке, приливаем 50 мл воды и оставляем на час при температуре 40 °С.

9.100 г крахмала картофельного залили водой и влили его в доведенную до кипения воду постоянно перемешивая. Получили гель.

10.Осахаривание крахмала. После чего определяли наличие крахмала, капая в отдельно отобранную пробу(5 мл) раствор йода до тех пор пока он не перестал менять окраску.

11. Количество мальтозы в геле определяли титрованием, затем проводим рачеты:

· V_титр1 = 0,5 мл ; x_{мальт 1} = ((25-0,5)*0,0171*100*25)/10 = 105 г

· V_титр2 = 1,1 мл ; x_{мальт 2} = ((25-1,1)*0,0171*100*25)/10 = 102 г

В полученный гель вливаем приготовленное заранее солодовое молочко.

12.Брожение. Полученный затор перелили в трёх литровую банку, добавив 10 г дрожжей хлебопекарных прессованных (ГОСТ 171-81) и надели на банку медицинскую перчатку и оставили для брожения. Брожение продолжалось 7 дней при комнатной температуре

13.Перегонка. Из полученной смеси спирт выделяют отгонкой. Собрав установку поместили раствор на 2/3 объема в круглодонную колбу и проводим перегонку при температуре от 81 до 92 °С. Выход спирта:

· I фракция = 190 мл (t_кип = 81-86 °С)

· II фракция = 50 мл (t_кип = 86-92 °С)

11.Определение плотности, объемных процентов, а также коэффициента преломления спирта.

При выполнении лабораторной работы «Получение спирта из крахмала» мы ознакомились с получением солода путем проращивания ячменя. Ячмень перебрали, отделив цельные зерна (m_{навески} = 87,54 г , m_отобр = 82,36 г, m_сора= 5,18 г). После зерно промыли водой и разложили в чашки Петри для прорастания. Через 4 дня зерно проросло, мы вручную отделили ростки и определили коэффициент всхожести, равный 68 %. Солод оставили сушиться. Из высушенного солода приготовили солодовое молоко, растерев 15 г солода и добавив к нему 50 мл воды. Из 100 г крахмала получили клейстер и осахарили его солодовым молоком, после чего измерили содержание мальтозы (х_мальт ≈ 103,5 г) и получили затор. Брожение продолжалось в течении 7 дней. Из бражки путем перегонки под атмосферным давлением получили погон и спиртометром измерили содержание спирта в нем (13 % об.). Измерили плотность погона ареометром (0,9810 г/дм 3 ), измерили массу погона (193,06 г), а также коэффициент преломления погона рефрактометром (1,3382). В справочной литературе посмотрели, какому содержанию спирта соответствует измеренная плотность погона. В результате получили, что плотность погона 0,9810 г/дм 3 соответствует содержанию спирта 13,2 % об. (что не сильно отличается от измеренных нами 13 % об.). Следовательно, делаем вывод, что все измерения были проведены с достаточной точностью.

Мастер на все руки

Приготовление питьевого спирта. Основные виды сырья.

ПРИГОТОВЛЕНИЕ ПИТЬЕВОГО СПИРТА

Этиловый (винный) спирт находит широкое приме­нение в домашнем хозяйстве: входит в состав крепких напитков и вин, используется как консерви­рующее средство в домашних заготовках плодов, ягод и соков. Особенно следует отметить целебные свойства винного спирта, так как он является основным компо­нентом лекарственных и целебных настоек, стимулирует кровообращение и поэтому применяется для компрессов и растираний как эффективное наружное средство.
По внешнему виду винный спирт – бесцветная прозрачная жидкость, имеющая характерный запах и вкус, легко растворимая в воде в любых количествах. Спирт легче воды и поэтому неравномерно распределя­ется в объеме водной смеси, больше концентрируется в верхних слоях водного раствора и в бражке. Удельная плотность спирта 0,791 г/см’, температура кипения 78,3°С. Спирт гигроскопичен и при высоких концент­рациях 96-98(°) активно поглощает воду из воздуха, поэтому его следует хранить в закрытой посуде.
Спиртовые растворы с высокой концентрацией спирта огнеопасны, требуют осторожного обращения и соблюдения правил пожарной безопасности.
Следует избегать применения открытого пламени для нагревания спирта, предпочтительным является нагревание паром.
Винный спирт получают путем сбраживания сусла из зерна, картофеля и других продуктов. Приго­товление спирта из крахмалосодержащего сырья вклю­чает: ращение солода, подготовку, измельчение и разваривание сырья для перевода крахмала в клейстер, осахаривание крахмала с помощью солода и пригото­вление сладкого сусла, сбраживание сусла до образова­ния бражки, содержащей 7-14,5(°) спирта, отгонку спирта из бражки и очистку спирта ректификацией.
Содержание спирта в алкогольных напитках выра­жается в объемных процентах (%об) или в градусах (°), т.е. количестве миллилитров абсолютного спирта в 100 миллилитрах напитка.
Для пищевых целей используется лишь ректификованный спирт, получаемый из сахаро- и крахмало­содержащего сырья. Это питьевой спирт, который при­меняется для приготовления крепких и целебных напит­ков. Государственным стандартом ограничивается со­держание примесей спирта: альдегидов, эфиров, сивуш­ных масел и свободных кислот. При домашнем изго­товлении эти нормы должны соблюдаться.

ОСНОВНЫЕ ВИДЫ СЫРЬЯ
Для приготовления спирта и алкогольных напит­ков используют различные виды сырья: дрожжи, крах-малосодержащие и сахаросодержащие продукты, воду, минеральные и ароматические вещества.
Дрожжи
Дрожжи – одноклеточные организмы, принадле­жащие к простейшим грибам, культурные расы дрожжей используются для приготовления алкогольных напитков и спирта. Роль дрожжей определяется главным образом их способностью сбраживать углеводы, т.е. расщеплять сахара на винный спирт и углекислоту. Для пригото­вления спирта (винокурения) применяют винные дрож­жи, которые используются также для выпечки хлеба.
Дрожжи этого вида распределяются в жидкой среде в виде взвеси, постоянно поднимаясь током угле­кислоты, они интенсивно взаимодействуют с сахарами раствора (сусла) и способны образовывать большое ко­личество спирта в короткое время, а кроме того, они кислотоустойчивы, что необходимо, так как брожение всегда ведется в кислой среде. Дрожжи хорошо размно­жаются при нормальных условиях в жидкой питательной среде, в состав которой входят азотистые и фосфорис­тые вещества и кислоты.
Перед внесением в основной затор дрожжи выращивают в отдельном сосуде на стерильной пита­тельной среде, в течение 15-19 часов. Наиболее подхо­дящим материалом для питательных сред являются: зе­леный ячменный солод, ржаная мука, отходы сахарного производства.
Для питания дрожжей обычно недостаточно того органического азота, который входит в состав белковых соединений сырья. Отсутствие в сусле затора азотистых и фосфористых соединений, а также кислорода ведет к снижению активности дрожжей, что затягивает процесс сбраживания Сахаров, поэтому в сусло дополнительно вносят минеральные вещества в виде аммонийных солей и фосфоросодержащих соединений: хлористый аммо­ний, сернокислый аммоний, суперфосфат или фосфор­нокислый диаммоний. Эти вещества хорошо известны садоводам и земледельцам.
Для приготовления спирта в домашних условиях применяют прессованные дрожжи в количестве 10-15 % от веса исходного сырья, чтобы сразу обеспечить доминирующее их положение в сусле затора и нейтрали­зовать влияние «диких» дрожжей. Прессованные дрожжи продаются в магазине в виде бруска весом 100-1000 г, но можно выращивать и свои дрожжи в нужном количестве.

Основная ценность этого вида сырья заключается в высоком содержании в нем крахмала: 15-70 % и даже более, а также Сахаров: 2-6 % (таблица 1).
Состав муки и зерна включает одни и те же химические вещества, но содержание крахмала и сахаров в муке больше, что определяет ее большую ценность, как сырья для приготовления спирта.
Таблица 1 Содержание крахмала в сельскохозяйственных культурах.

Крахмал – главный углевод картофеля и муки злаковых культур имеет способность набухать, клейстеризуётся и преобразуется ферментами в простые сахара, которые при брожении переходят в винный спирт. Для преобразования в сахар крахмал подвергается осахариванию. Эта операция проводится в жидкой среде при повышенной температуре и в присутствии особого вещества (фермента) – диастаза, который содержится в солоде.
Крахмал может долго храниться, легко осахаривается, имеет высокую спиртопроизводную ценность
и занимает наименьший объем при хранении, что делает его наиболее выгодным сырьем для получения спирта.
Теоретически из одного килограмма крахмала можно получить 716,8 мл безводного спирта. На практике эта величина меньше и в значительной мере зависит от качества сырья и строгого выполнения условий всех операций процесса приготовления.
Картофель стоит на первом месте по легкости извлечения крахмала из клеток и преобразования его в сахар. Температура клейстеризации картофельного крахмала, то есть перехода в растворимое состояние, 55°С. Для повышения выхода спирта желательно использовать сорта картофеля с высоким содержанием крахмала (20-25 %). Проверить содержание крахмала в картофеле не сложно. Сначала надо взвесить 5 кг картофеля на воздухе в легкой сумке или сетке, а затем повторно взвесить этот картофель, опустив его в воду и не вынимая из нее. Вес картофеля будет намного меньше. В зависимости от веса картофеля, помещенного в воду, по таблице 2 определяют содержание крахмала и рассчитывают выход спирта из использованого количества сырья.
Таблица 2 Определение содержания крахмала в картофеле.

Рожь содержит крахмал, который клейстеризуется при сравнительно низкой температуре и легко осахаривается. Ржаная мука содержит растворимые белки – органические азотистые вещества и не содержит клейковины, что делает затор более жидким, а потому и более пригодным к сбраживанию.
Растворимые белки ржаной муки составляют основной вид азотистого питания дрожжей при сбраживании, что позволяет не применять дополнительного минерального питания.

Пшеница содержит крахмал, который труднее извлекается и клейстеризуется при более высокой температуре 65 °С. Кроме того, пшеничная мука содержит нерастворимые белки, которые при набухании образуют клейковину, что придает затору излишнюю густоту и тягучесть. Поскольку густой затор сбраживается менее интенсивно, чем жидкий, клейковину желательно отделить от крахмала путем промывания теста. Для этого сначала муку замешивают с водой в количестве 1:1 и выдерживают 20 минут, затем проводят отмывание теста холодной водой, объем которой составляет 3 литра на один килограмм муки.
При отмывании тесто помещают в сито, погружают в таз с водой и промывают. Клейковина остается на сите и удаляется, а крахмал вымывается водой в таз и используется для приготовления затора.
Все другие культуры, в том числе и дикорастущие, содержащие крахмал в достаточном количестве, а также крупяные и хлебные отходы кухонного хозяйства могут использоваться для получения спирта.

Сахаросодержащее сырье
Этот вид сырья включает разные культуры, в состав которых входят различные виды Сахаров. К таким культурам относятся сахарная свекла, яблоки и другие плоды и ягоды (таблица 3). Большинство этих культур содержит Сахаров менее 10 %, что не позволяет получать спиртовые растворы с высоким содержанием алкоголя (более 12 %). Следует иметь в виду, что в соке этих культур содержится много кислот, которые угнетают активность дрожжей. Поэтому чтобы повысить концентрацию Сахаров и снизить кислотность затора, соки плодовых и ягодных культур подвергают специальной обработке: нейтрализации и увариванию.
Сахарная свекла содержит сложный сахар – сахарозу, который непосредственно дрожжами не сбраживается, но разлагается под действием ферментов дрожжей на простые сахара, и эти сахара затем сбраживаются. Поэтому период сбраживания свекловичного сахара более длительный, чем крахмального или фруктового.

Таблица 3 Содержание Сахаров в плодах и ягодах.

Яблоки занимают второе место в производстве спирта и вин после крахмального сырья. Они содержат простой сахар – левулезу, который непосредственно сбраживается дрожжами.
Сахар винограда и фруктов – глюкоза и сахар ягодных культур – фруктоза также легко сбраживается.

Крахмалосодержащие и сахаросодержащие растения растут в лесу, на лугах, по окраинам полей и болот, на мелководных заливах рек и озер (таблица 4).
Таблица 4 Содержание крахмала и Сахаров в сухом сырье из дикорастущих растений.

Желуди представляют особый интерес, поскольку они легко доступны, содержат около 57 % крахмала и до 10 % Сахаров. Дубильные вещества придают желудям вяжущий, горьковатый вкус и угнетают развитие дрожжей. Если удалить эти вещества, то из желудей получается хороший крахмалосодержащий продукт, пригодный для получения спирта. Дубильные вещества легко удаляются вымачиванием. Для приготовления спирта из желудей делают мезгу. Для этого желуди, собранные зрелыми в конце сентября, очищают от кожуры, разрезают на несколько частей и заливают водой на двое суток. Затем воду сливают и снова заливают желуди чистой водой (в соотношении 1:2), нагревают до кипения, остужают и сливают, а желуди пропускают через мясорубку. Полученную массу высушивают. Высушенные желуди толкут или размалывают в муку, которую используют так же, как муку ржи, пшеницы или других культур.
Каштан конский содержит в плодах большое количество крахмала и может использоваться для получения спирта так же, как и желуди. Плоды каштана конского содержат дубильные вещества, которые необходимо удалить вымачиванием. Обработку плодов каштана проводят аналогично обработке желудей до получения муки, которая используется для приготовления спирта.
Исландский лишайник содержит до 44 % растворимого крахмала (лихенина) и до 3 % сахара. Растет лишайник в сосновых борах на песчаной почве в виде курчавых кустиков с коричневатыми лентовидными лопастями с белой подкладкой. Исландский лишайник заготовляют круглый год. Перед употреблением из лишайника удаляют горькие вещества. Для этого его вымачивают в воде с содой (5 г соды на 1 л воды) в течение двух суток, затем промывают чистой водой, еще раз сутки вымачивают в чистой воде, потом сушат и измельчают в муку. Для вымачивания 1 кг лишайников необходимо 16 литров содового раствора. Измельченный лишайник используется для приготовления спирта, как и мука других культур.
Корневища рогоза, тростника и других растений, произрастающих на болотах, по берегам рек и озер, содержат значительное количество крахмала. Из корневищ готовят муку, которая используется для приготовления спирта.
Рогоз – растение с высоким стеблем, прямыми длинными листьями, имеющее наверху соцветие в виде
черного початка, широко распространено и хорошо известно. Сухое корневище рогоза содержит до 46 % крахмала и 11 % сахаров. Корневища рогоза очищают от мелких корней и грязи, моют и разрезают на ломтики толщиной 0,5-1 см. Высушивают в печи до тех пор, пока они не будут разламываться с сухим треском. Затем корневища измельчают и получают муку.

Тростник обыкновенный (треста) – одно из наиболее распространенных болотных растений. Сухое корневище тростника содержит до 50 % крахмала и до 5 % тростникового сахара. Заготавливают корневища тростника весной или поздно осенью, когда в них накапливается наибольшее количество крахмала и сахара. Для получения муки корневища сушат, измельчают и размалывают.
Стрелолист обыкновенный – водное растение, которое часто можно встретить в мелких водоемах. Растение имеет характерные стрелковидные листья и во время цветения выбрасывает длинную цветочную стрелку с белыми трехлепестковыми цветами. Стрелолист -крахмалоносное растение. В подводной части растения на концах корневищ образуются небольшие клубни весом до 14 г. С одного растения собирают по 12-15 клубней. В клубнях стрелолиста содержится много
крахмала: в сухих – до 55 %, в сырых – 35 %, и Сахаров до 7 %. Клубни варят, разрезают на небольшие кружочки и сушат. Из сухих клубней получают муку, которую используют как крахмал.
Сусак зонтичный – высокое до 1,5 м растение, которое растет повсеместно на мелководных прибрежьях рек и озер, по краям болот. Растение имеет прямой стебель с пучком прямостоящих листьев, на верху стебля находится соцветие в виде зонтика с красивыми бело-розовыми цветами. Корневища сусака в сухом состоянии содержат до 60 % крахмала. Из них делают муку. Для этого корневища очищают, моют, разрезают на части и сушат, после этого дробят и получают муку.
Камыш озерный – многолетнее растение с высокими цилиндрическими стеблями, почти лишенное листьев. Камыш широко распространен и растет в зарослях прибрежной полосы мелководных водоемов. В корневищах камыша содержится значительное количество крахмала (до 43 %) и Сахаров. Из сухих корневищ камыша делают муку, которую используют для приго-товления спирта.
Лопух большой – это широко распространенное растение, которое растет повсеместно. Корни лопуха содержат до 45 % особого крахмала (инулина), который может быть превращен в сахар. Для этого корни лопуха разваривают в течение 2 часов в небольшом количестве воды с добавлением уксусной кислоты (20-30 мл уксусной эссенции на 1 л воды). После разва-ривания в кислой среде инулин превращается в сахар.
Избыток кислоты удаляют добавлением мела, толченого мрамора или питьевой соды, а полученную сладкую массу используют для приготовления спирта
Можжевельник – ветвистый хвойный кустарник, который растет в сосновых лесах, на опушках и по старым вырубкам. Плоды можжевельника – шишко-ягоды содержат до 42 % Сахаров. Из плодов приготовляют вино и спирт. Для этого сначала получают сладкий сироп, который затем сбраживают и перегоняют. Для получения сиропа плоды можжевельника размельчают, заливают горячей водой и настаивают в течение получаса. Затем плоды вынимают и отжимают сок, который уваривают в водяной бане для получения необходимой концентрации сахара.

Вода и минеральные добавки
Вода имеет важное значение при приготовлении спирта и алкогольных напитков. Это один из главных компонентов дрожжевого и основного заторов. Вода также используется для мытья сырья и оборудования. Используемая для приготовления спирта вода должна отвечать гигиеническим требованиям, предъявляемым к питьевой воде. Она должна быть прозрачной, бесцветной, не иметь запаха и постороннего привкуса, а кроме того, мягкой, с малым содержанием солей магния и кальция. Для приготовления заторов кипяченую воду применять не следует, потому что в ней почти нет растворенного воздуха, необходимого дрожжам.
Природная вода не всегда удовлетворяет требованиям, предъявляемым к питьевой воде, в этих случаях ее подвергают очистке отстаиванием и фильтрованием через специальные угольные фильтры.
Минеральные вещества в виде небольших добавок применяются для поддержания активности дрожжей при сбраживании сладкого сусла. В качестве этих веществ используют азотистые и фосфоросодержащие соединения, а также кислоты.
Древесный уголь, стиральную соду, ароматическиие вещества и традиционные пряности используют для устранения неприятных запахов спирта и напитков.

Совет:
Приведенные в разделе рецепты отражают нако­пленный народной практикой опыт использования це­лебных свойств растений.