Mehanizam alkoholne fermentacije

[dioda]

Kao i svakom živom organizmu i kvascu je potrebna određena energija za život. Ovom se energijom on snabdeva putem respiracije (disanja) i fermentacije. U prvom slučaju kvasac koristi šećer u prisustvu vazdušnog kiseonika a u drugom slučaju šećer bez prisustva vazdušnog kiseonika tj. u anaerobnim uslovima:

1.  C₆H₁₂O₆ + 6O₂ = 6CO₂ + 6H₂O + 673 cal

2.  C₆H₁₂O₆ = 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 33 cal

Gornje reakcije su globalnog karaktera i predstavljaju hemizam jednog i drugog procesa u metabolizmu kvasca. Kao što vidimo iz jedne i druge reakcije u prisustvu kiseonika kvasac mnogo bolje koristi energiju nego u slučaju kada je upućen samo na šećer. Jedna i druga reakcija se u kvaščevom organizmu smenjuju zavisno od toga koliko kiseonika kvascu stoji na raspolaganju.

Pod aerobnim uslovima, kao što je npr. pri aeraciji šire, kvasac na račun kiseonika koristi relativno velike količine energije. Pod ovim uslovima najveći deo energije on troši na svoje razmnožavanje, pri čemu se kao krajnji proizvod disanja javljaju voda i ugljendioksid; znači da u ovom slučaju transformacija šećera ide do kraja. Sa energetske strane ovaj proces je vrlo ekonomičan.

Ako se, pak, transformacija šećera obavlja u odsustvu vazduha, pod anaerobnim uslovima, kao što je npr. slučaj sa širom u zatvorenim sudovima, reakcija će teći po tipu fermentacije, kako je to predstavljeno u drugoj jednačini. Pod ovim uslovima transformacija šećera ne ide do kraja, već se zadržava na nivou obrazovanja alkohola i ugljendioksida. Sa energetske strane u ovom procesu šećer je nepotpuno iskorišćen, što vidimo i iz daleko manje količine toplotne energije, koja se pri tome oslobađa. Sa te strane ovaj proces je veoma neekonomičan i nije u stanju da kvaščevim ćelijama pruži potrebnu energiju za njihovo razmnožavanje. Da bi obezbedio najnužniju energiju za svoj opstanak kvasac mora da fermentira velike količine šećera u odnosu na svoju masu, što je od velikog praktičnog značaja, jer se tom prilikom stvaraju alkohol i ugljendioksid pored niza sekundarnih proizvoda.

Za tehnologiju vina su od značaja i disanje i fermentacija, jer se u prvom slučaju kvasac razmnožava, čime se obezbeđuje potreban broj kvaščevih ćelija sposobnih da pod anaerobnim uslovima fermentiraju sav šećer u gore pomenute proizvode.

[goran011]

Cao svima , polako ulazim u ovu pricu pa imam neke nejasnoce.
Citajuci ovo, prica ostaje malo nedorecena. Znam da je ovo cista teorija razmnozavanja kvasaca i odvijanja fermentacije, ali sta to znaci u praksi.
Da li proces fermentacije treba voditi u skroz zatvorenim posudama(od pocetka do kraja)naravno uz mesanje , ili ipak u prvoj fazi razmnozavanja kvasaca proces bi trebalo voditi u otvorenim posudama(pokrivenim gazom zbog vinskih musica), pa tek onda zatvoriti posudu i preci na anaerobne uslove i daljnju fermentaciju.
Ako je to tako kada je pravi trenutak da se to uradi (predpostavljam da se prati razgradnja secera merenjem sladora)
Pozdrav

[sale]

Evo kako ja to radim.Dok traje burna fermentacija posude su samo blago zatvorene,tako da postoji razmena gasova.Kada se fermentacija smiri vino odvojim od komine i pretocim ga u sud sa vranjem koji je potpuno zatvoren i tu se odvija tiha fermentacija do kraja.Na taj nacin mi vino bude suvo tj.skoro sav secer je prevreo u alkohol.

[dioda]

Pozdrav Gorane

Dok god traje vrenje ne mozes zatvoriti sudove hermeticki zbog velikih kolicina ugljendioksida koji se oslobadja... Nema veze da li je sud zatvoren ili otvoren, anaerobni uslovi se postizu kada celije potrose sav kiseonik koji je rastvoren u siri/vinu a ne kada zatvoris sud!
Posto iz vazduha u siru (difuzijom) predje mala kolicina kiseonika trebas, recimo drugog dana od pocetka fermentacije, pretociti jednu trecinu vina/sire. Siru istaces na cesmi i vino sipas nazad u sud sa visine da se sto vise "razbija" i na taj nacin obogati kiseonokom iz vazduha. Taj kiseonik ce kvasci iskoristiti za razmnozavanje tako da ces imati dovoljan broj celija koje ce biti sposobne da fermetaciju dovedu do kraja..

[sale]

Sudove mozes zatvoriti ali kao sto sam napisao moras staviti vranj.Anaerobni uslovi se postizu kada celije potrose kiseonik ali sud mora biti zatvoren da u vino ne bi dolazile nove kolicine kiseonika.

[Sicko]

Врење или ферментација је растварање органских супстанци у једноставнија једињења. Налази се и под терминима превирање, укишељавање. То је биохемијски процес разлагања органских материјала, органских једињења под утицајем фермената. Једна од најпознатијих ферментација је алкохолна ферментација. То је гликолитички пут разлагања у коме учествује цео ензимски систем (13 главних и већи број других ензима) који каталишу анаеробно разлагање угљених хидрата до крајњег производа етанола (етил-алкохола). Централни интермедијент је пирогрожђана киселина тј. њен активни облик пируват-јон. Гликолитички пут разлагања угљених хидрата је ЕМП (Ембден-Мајерхоф-Парнасов) пут. Алкохолна ферментација се одиграва под дејством бактерија квасца Saccharomyces.

   Производња етанола се заснива на индустријској експлоатацији сложене реакције


                                         2C6H12O6         →         CH3-CH2-OH
                                      Глукоза                                    Етанол


која се дешава у ћелијама квасца и коју је формулисао Геј-Лисак. У процесу алкохолне ферментације, иако је сам процес добар за раст и развој микроорганизама, надвладавају квасци јер је алкохол инхибитор за већину бактеријских врста па током алкохолне ферментације оне нестају потпуно како напредује алкохолно врење. Приликом процеса алкохолне ферментације постепено се успоставњају и анаеробни услови (на површини комине накупи се СО2) па коначно престају да се размножавају и они микроогранизми који су аеробни (плесни). Тако на крају остају активирани само квасци.
   Из свега овог се закључује да је алкохолна ферментација природно заштићен процес.
Разлагање угљених хидрата у квасцима (гљивице алкохолног врења) заснива се на низу идентичних реакција које су карактеристичне за гликолитичке процесе разлагања. У овом процесу учествују исти ензимски систем, као и код гликолитичког процеса, који се састоји из 13 главних и већег броја других ензима, који каталишу анаеробно разлагање угљених хидрата до крајњег производа етанола.

[goran011]

Hvala na iscrpnim odgovorima.
Ovo je potvrdilo ono sto i sam radim

[alambik]

Дакле, ако има кисеоника, квашчева култура не само да се размножава, него за то користи и шећер?
Мене заправо занима квалитет комине направљене са и без присуства кисеоника. Да ли би се из ове теорије о томе могао извести неки закључак?
Наиме, ја све комине вријем у затвореном систему у којем су чврсти делови потопљени. Да бих осигурао довољно квасца направим стартер, то јест претходно размножим доста квасца у, за размножавање, идеалним условима.
Да ли је на овај начин моја комина другачија него што би била да је врим без стартера и размножавање квасца, ако је потребно, подстичем претакањем, а касније, у довирању, дозволим стварање кровине?

[dioda]

Дакле, ако има кисеоника, квашчева култура не само да се размножава, него за то користи и шећер?

Tacno, jedina razlika je u nacinu razgradnje secera i produktima metabolizma.

Мене заправо занима квалитет комине направљене са и без присуства кисеоника. Да ли би се из ове теорије о томе могао извести неки закључак?

Kvalitet  bi trebao biti isti ili slican a razlika je u kolicini dobijenog alkohola. Gore sam vec napisao da je razlika u produktima metabolizma. Kod anaerobnog metabolizma nastaje ugljendioksid, alkohol i jos svasta nesto a kod aerobnog metabolizma ugljendioksid, voda i jos svasta nesto... Mislim da voda koja nastaje u aerobnim uslovima ne moze stetno uticati na sastav komine!

Наиме, ја све комине вријем у затвореном систему у којем су чврсти делови потопљени. Да бих осигурао довољно квасца направим стартер, то јест претходно размножим доста квасца у, за размножавање, идеалним условима.
Да ли је на овај начин моја комина другачија него што би била да је врим без стартера и размножавање квасца, ако је потребно, подстичем претакањем, а касније, у довирању, дозволим стварање кровине?

Ja bih uradio isto! Sa razmnozavanjem starter kulture u posebnom sudu i u posebnoj podlozi se u kominu doda dovoljan broj celija kvasca a secer iz komine se ne trosi za razmnozavanje vec se sve prevodi u alkohol sto znaci da je prinos veci...

[bistrica]

Ja bih uradio isto! Sa razmnozavanjem starter kulture u posebnom sudu i u posebnoj podlozi se u kominu doda dovoljan broj celija kvasca a secer iz komine se ne trosi za razmnozavanje vec se sve prevodi u alkohol sto znaci da je prinos veci...

Na prvi pogled pomislio sam da se alambik šali ili inicira diskusiju ali kad sam vidio da se dioda „zalijepio“ citat po citat nisam mogao odoliti a da se ne prikljućim sa nešto teksta nabacanog iz svoje „arhive“.
Za pravilan tok alkoholne fermentacije a time i dobijanje što kvalitetnijeg produkta irelevantno je pitanje da li kvasci u svom razmnožavanju troše šećer jer u svakom slućaju neko će ga potrošiti, ili neće biti u stanju završiti vrenje pa će određena kolićina šećera ostati neprevrela a time i nedostupna kvascima koji su u stanju to obaviti do kraja (najćešći razlog prevelika kolićina stvorene sirćetne kiseline). Suština je da šećer iz voća od samog poćetka bude izložen djelovanju kvasaca (rod Saccharomyces) koji će nakon uspostavljanaja dominacije obezbjediti vođenje fermentacije u poželjnom pravcu stvaranja optimalnih kolićina i strukture najvažnijih aromatskih spojeva a sprijeće ili reduciraju djelovanje drugih kvasaca i mikroorganizama koji bi za posljedicu imali stvaranje nepoželjnih produkata fermentacije. 

Alkoholna fermentacija je anaeroban biohemijski proces tokom kojeg se pod dejstvom enzima kvaščevih ćelija šećer transformiše u etanol, CO2 i toplotu kao glavne proizvode i veći broj nusproizvoda, primarnih i sekundarnih, značajnih za kvalitet odnosno aromatsku komponentu vina.
Aromatična jedinjenja nastala tokom alkoholne fermentacije u hemijskom pogledu pripadaju različitim klasama, kao što su:
•   Alkoholi
•   Kiseline
•   Estri
•   Aldehidi
•   Laktoni
•   Fenoli
•   Sumporna jedinjenja
•   Azotna jedinjenja itd.

Njihova količina između ostalog zavisi od:
•   Vrste i soja kvasca
•   Prisustva kiseonika

Zastupljenost sojeva kvasaca na poćetku spontane fermentacije:
•   Divlji kvasci – 80%
•   Kvasci rod Saccharomyces – 20%
Zastupljenost sojeva kvasaca na sredini fermentacije:
•   Divlji kvasci – 17%
•   Kvasci rod Saccharomyces – 83%

A kad se tome dodaju i mnogi mikroorganizmi koji fermentaciju vode u nepoželjnom pravcu:
•   sirćetno-kiselo vrenje;
•   jabučno-mliječno kiselo vrenje
•   manitno vrenje;
•   sumporovodonično vrenje.

Pod uticajem nepoželjnih faktora (nepoželjna temperatura, sastav mošta, nepoželjni mikroorganizmi i dr.) može doći do prekida vrenja a u svakom slućaju do lošijeg kvaliteta prevrelog mošta.
Vrsta i broj mikroorganizama koji su prisutni u moštu prije zapoćinjanja vrenja:

Mikroorganizmi                           broj ćelija/ml

Saccharomyces cerevisiae                  378 928
Hanseniaspora uvarum           633 040
Candida stellata                           270 192
Torulaspora delbruckii                             61 333
Sirćetne bakterije                              201591
Mliječne bakterije                                40 000
Ostali                                               117 052
UKUPNO                                        1 238 796

Kako kod gotovo svih mikroorganizama važi pravilo jaćega i prisutnijeg odnosno pravilo nadvladavanja od strane najvitalnijeg (a to su kvasci roda Saccharomyces) onda je i logićno i preporučljivo moštu dodati određenu količinu razmnoženog selekcioniranog ili odgovarajućeg vitalnog (u većoj, odnosno razmnoženoj, kolićini prisutnog) autohtonog kvasca ili mošta u vrenju.
U suprotnom dobijemo vrenje koje za posljedicu ima slijedeće:
•   Fermentacija protiče burnije
•   Vrenje se ne odvija do kraja, često zaostaje izvjesna količina šećera
•   Nastaje više etanala i za 1/3 je potrebno više SO2
•   Stvara se više glicerola
•   Ostatak ekstrakta je za 1-2 g viši u odnosu na vrenje sa čistom kulturom kvasca
•   Nastaje veća količina viših alkohola, naročito feniletanola
•   Nastaje veća količina etilacetata i isparljivih kiselina

Danas se nastoji  spriječiti pristup zraka za vrijeme fermentacije. Poželjno je da fermentacija odmah krene (tj. da je tzv. predfermentativna faza što kraća), a da se fermentacija poslije toga odvija što ravnomjernije.
 Zračenje mošta vrši se na dva načina. Prvi je da se prilikom punjenja posuđa moštom ostavi jedan dio posude prazan, a drugi se vrši povremenim pretakanjem mošta na zraku. U praksi, prvi način se primjenjuje skoro redovno i preporuča se samo dok mošt ne nakupi oko 5 % alkohola. Poslije toga isključuje se pristup zraka.
        Drugi način zračenja je puno efikasniji ukoliko se izvodi pravilno, tj. na vrijeme. Međutim, baš što se tiče vremena pretakanja mnogi griješe. Jedni pretaču  mošt odmah poslije punjenja posude, dok ga drugi pretaču poslije burnog vrenja. Pretakanja u ovim periodima su nepotrebna i suvišna zbog toga što  mošt u početku ima dovoljno kisika, a na kraju, poslije burnog vrenja, ukoliko su temperaturni i drugi uvjeti povoljni, kvasci će uspješno završiti vrenje, jer su svoju snagu i vitalnost dokazali završivši najveći dio posla bez prethodnog prozračivanja i u najtežim uvjetima, tj. za vrijeme burnog vrenja. Sasvim je druga stvar ako se osjeti da će se vrenje  prekinuti, tj. da jenjava zbog iscrpljenosti kvasaca, koje se javlja uslijed otežanih uvjeta za njihov rad i razmnožavanje (prezasićenost sa CO2 ili SO2 i dr.). U takvim slučajevima treba odmah pristupiti zračenju, odnosno prozračivanju mošta.
        Sve što je rečeno o prozračivanju mošta odnosi se na klasične principe proizvodnje vina. Međutim, suvremena tehnologija ne preporuča prozračivanje mošta. S preradom mošta (muljanje, ruljanje, cijeđenje, prenošenje mošta, ocjeđivanje mošta) dospijeva dovoljno kisika u mošt za normalnu fermentaciju. Štoviše u novije vrijeme i ova količina se smanjuje preradom grožđa u atmosferi CO2. Time se želi što više deaktivirati patogena aerobna grožđana mikroflora i enzimi oksidaze i smanjiti doza sumpora.

Pozdrav,

[alambik]

Хвала бистрице на исцрпним, и свакако драгоценим, одговорима, али ми се чини да ће вам већина чланова овог форума ипак на крају поставити питање: "Па како онда да превирем?" Наиме, бојим се да већина очекује ипак неки конкретан савет а да он, не да није дан у вашим коментарима, али је просечном малом винару доста скривен у силној теорији којом машете овде (надам се да ћете ову малу критику схватити исправно а не као неки мој напад на вас).
Конкретно моје питање односило се и на воћне комине, али не само на њих. Рецимо, житну комину не можете тек тако преврети. У њу мора доћи огромна количина квашчеве културе или редовно прозрчивање компресором.
Али оставимо сад моје специфичне житне проблеме врења (које имају и пивари, али ово званично није форум за њих) и вратимо се винима и винским дестилатима.
Испричаћу вам како ја превирем воћну комину па је ви прокоментаришите:

Неколико дана пре постављања комине направим 1 десетину, или 1 петнаестину предвиђене количине будуће комине и разредим је на 35 Ексла, додам квашчеву храну (проверим киселост) и засејем квашчеву културу. Тада све то ставим на температуру око 22 степена Целзијуса (немам ормар у којем бих то држао под заиста константом температуром тако да ових 22 некад буде 20 а некад 25, али у сваком случају трудим се да буде константна температура).
После дан-два почиње врење, а након 3-4 дана цела количина, као што каже један мој другар, мали винар, ври као чобанац!
Тада припремим праву комину и претресем ову количину унутра, потопим чврсте делове пливајућим поклопцем који отежам неким тегом (перфорирани пливајући поклопац) и буре херметички затварам, са врњачом, дакако.
Врење почиње практично одмах, то јест истог дана, и главно врење је брзо готово. Не отварам буре све док комина није и доврела, то јест док није спремна за дестилацију.

Грешим ли негде?

[dioda]

Po meni ne gresis! Ako fermentacija dodje do kraja tj. prevri sav secer znaci da je prisutna dovoljna kolicina kvasca... Posto u startu dodas dovoljno kvasca nije potrebna naknadna aeracija a time smanjujes mogucnost za ravoj stetnih aerobnih mikroorganizama.

[bistrica]

Грешим ли негде?

Ma, sve zavisi šta hoćeš da postigneš.
Ako je cilj dobijanje nešto kvalitetnije rakije od uobićajene onda je odgovor:“ Ne griješiš“, što je ujedno i odgovor kako ti kažeš „ prosjećnom malom vinaru“ na pitanje  "Па како онда да превирем?"
Ali ako je cilj dobijanje rakije vrhunskog kvaliteta, onda se na to pitanje odgovor ne može dobiti od drugoga iz prostog razloga što je to u većim ili manjim nijansama brižljivo čuvana tajna, a sam epitet vrhunski u modernom vinarstvu i proizvodnji jakih alkoholknih pića ne može da stoji ako to piće pored izuzetne kvalitete nema i ono nešto što se naziva ličnim pečatom.
E sad se postavlja pitanje kako od prosječnog do vrhunskog i to baš sami.
I dolazimo do onog citiram:“.... теорији којом машете овде“.
Nije mi bila namjera da mašem teorijom ili glumim znanje nego baš suprotno da sa par izvadaka iz arhive ukažem na ozbiljnost i važnost mehanizma alkoholne fermentacije i njen uticaj na kvalitet vina ili voćne rakije. I time odgovorim na gore postavljenu tezu da do vrhunskog možemo ali samo uz pomoć znanja i teorije.
I ostalo je još ovo:“ (надам се да ћете ову малу критику схватити исправно а не као неки мој напад на вас)“.
Nije problem, jer dobro podnosim mnoge naćine i stilove komuniciranja i stvarno iskreno ovo uopšte ne doživljavam kao napad iako mislim da oni koji redovno posjećuju ovaj forum itekako razumiju o ćemu se tu radi. A u ostalom, znam iz lićnog iskustva, ako i ne razumijem baš svaku nijansu a smatram je važnom onda malo „guglam“ pa između ostalog nađem i ovaj forum.

Pozdrav,

[alambik]

Значи, ипак се разумемо, бистрице.
Постоји неки објективни квалитет који се може мерити. И то је предмет технологије. Такозвана врхунска вина, и врхунски дестилати, није објективна категорија.

Испричаћу једну догодовштину од пре пар година кад сам са друштвом у својој башти роштиљао и успут пекао ракију од властите шљиве. Ту је био и један пријатељ, сликар. Врло креативна уметничка душа. Шта год да је у питању он изненада стави још неки детаљ, украси све својим личним печатом (док ми, рецимо, печемо прасе он плете неки венчић од разних трава па га касније, кад је прасе печено, набаци крмету преко ушију, и сличне креације).
Кад сам ја завршио казан (препек, значи у казану је остала џибра од сирове ракије), и иставио га, пре него што сам и могао да реагујем, узео је кашику којом смо пробали ракију и набрзину додао два пута те џибре у ракију!!!
-Ето - каже - да мало мирише на џибру.
Е, кад га нисам тад убио!
Али дао је лични печат тој шљивовици,  није спорно.

[bistrica]

Ma nije to lični pečat to je vandalizam. 

Pozdrav do idućeg argumentovanijeg dijaloga.