Национална студентска научно техническа конференция 2017

Алкохолът е произведен от човека преди повече от 12 000 години. Счита се, че в древността по-голямата част от земеделската продукция се е отглеждала за създаване на суровини за производство на алкохол, а не с цел прехрана.

Той е употребяван от всички общества от времето на древния човек до наши дни по един или друг начин. Напитката е била използвана в религиите - култовите ритуали, посветени на някое божество, в обичаите и други.

2. ДЕСТИЛАЦИЯ

Дестилацията ( от лат. destillatio - „ стичане на капки “) представлява извличане на високите спиртни факции от ферментирали течности чрез загряване до температура, при която тези спиртни фракции се превръщат в пара. В сравнение с ферментацията, дестилацията е доста по-прост процес, тъй като по-лесно може да се контролира. За да се получи добро вино от прясно изцедения гроздов сок, трябва да започне сложен процес на ферментиране, който изисква голмяа прецизност при спазването на всички температурни параметри. Докат спирт може да се получи от вино чрез обикновено загряване.

Дестилираният алкохол се появява за първи път в Европа в средата на ХІІ век сред онези алхимици, чийто интерес бил насочен повече към медицинските "еликсири" отколкото към получаването на злато от олово. За aqua ardens (горяща или огнена вода) се споменава в Compendium Salerni на прочутото медицинско училище в Салерно. Рецептата била закодирана, което предполага, че са я пазели в тайна. Учените медици твърдели, че само по себе си виното има лечебни свойства. Извличането чрез дестилация на това, което според салернските лекари, е душата , или духът на виното, дава названието на продукта-спирт (от латински spiritus-дух, душа).

Претенциите за произхода на оригиналните алкохолни напитки са противоречиви и често са свързани с национална гордост. В края на ХІІ век се появяват ирландското уиски и германските Hausbrand (домашна ракия) и бренди. Тези напитки трябва да са имали много по-ниско алкохолно съдържание от чистите дестилати на алхимиците (около 40 обемни процента) и първоначално са били смятани по-скоро за лечебни еликсири. Консумацията на дестилати в Европа се повишава драстично след средата на ХІV век, когато хората вярвали, че те действат като лекарство срещу чумната епидемия или "черната смърт“. Около 1400 откриват как се дестилира алкохол от овесени, житни и ръжени бири; дори дървените стърготини са били използвани за получаване на алкохол, което е много по-евтин вариянт от гроздето. Тогава се появяват и повечето национални европейски напитки, например германския шнапс, английския джин, руската и полска водка, съшот така и нашата балканска ракия.

Спиртът е с по-ниска температура на кипене (78°С) от водата (100°С), поради тази причина той се превръща в пара още преди да започне да се изпарява водният компонент в спиртната течност. Наситените с алкохол пари кондензират под формата на капки върху студена повърхност. При стичането си тези капки се превръщат в течност, която е с много по-голямо алкохолно съдържание от виното. Същата течност, може да бъде повторно загрята чрез същия процес. Това позволява да се получи още по-високо алкохолен продукт. Дестилацията може да бъде повторена няколко пъти.

Първият и все още най-разпространеният дестилационен апарат включва само три части, но те са абсолютно задължителни :

• 
  „Казан“ – съд, в който се загрява ферментиралият продукт (плодова каша, покълнало и смляно зърно, вино и др.)
  
• 
  Тръба – през нея преминават спиртните пари, които кондензират, охлаждат се и се превръщат в течност
  
• 
  Съд за събиране на дестилационния спирт
  

Алкохолната ферментация е сложен биохимичен процес, предизвикан от специфични организми дрожди, при които захарите (монозахаридите) се превръщат в етилов алкохол и CO₂ . При този процес се образуват в малки количества и някои други продукти и се отделя топлина. Дрождите могат да бъдат от естествен произход (по люспите на плодовете) или да се добавят допълнително.

Алкохолната ферментация е била известна и използвана в практическата дейност на човека още в дълбока древност. Причините и същността обаче на този процес са станали известни много по-късно.

Древните народи са обяснявали причините за ферментация с божествена сила. Например в митологията на древните египтяни се е твърдяло, че ферментацията се причинявала от бог Озирис, гърците са почитали бог Бакхус и т.н.

Днес химичната и биохимичната същност на ферментационния процес са изяснени от всички страни. Главната заслуга за това има Луи Пастьор, който с многобройни опити доказва, че ферментацията е биологичен процес.

Типични причинители на алкохолната ферментация са дрождите от семейство Saccharommycetaceae. По-голямо значение от тях имат следните видове:

• 
  Sacch. cerevisiae - пивните и хлебните дрожди, използвани в пивоварството и хлебопроизводството. Те образуват до 6% алкохол. В Европа пиво се произвежда предимно от ечемик, които съдържа много скорбяла. Скорбялата се налага да бъде предварително озахарена, защото дрождите не образуват ензима амилаза и могат да ферментират само захари.
  
• 
  Sacch. paradoxus – срещат се по повърхността на зрели плодове.
  
• 
  Sacch. laktis     - развиват се в млечни продукти.
  

При достъп на O₂ ферментацията отслабва, но за сметка на това се засилват дишането и размножаването. Понякога ферментацията може да се прекрати почти напълно след силно аериране. Потискането на алкохолната ферментация се нарича ефект на Пастьор.

Алкохолна ферментация може да бъде причинена и от други микроорганизми – например плесени и бактерии.

Процесът на алкохолната ферментация се изразява със сумарното уравнение, дадено от Гей Люсак през 1815 г.

Ферментацията се влияе от няколко фактора:

Когато гроздето има захарно съдържание над 26% при нормална ферментация се получават над 14,6% алкохол.

При провеждането на ферментацията с Sacch. paradoxus, които се намират по зърната те трансформират захарта до алкохолно съдържание на виното от 13,5% до 14%, след което именно алкохолът убива дрождите и виното остава сладко.

3.2. Дрожди

Захарта се разлага и се превръща в алкохол благодарение на ензимите или наречени още ферменти, образувани от дрождите. Най-необходимите минерални вещества за храна на дрождите са фосфорната киселина и калия. Захарта като храна е с най-малко значение, затова дори и да не е с достатъчна концентрация, дрождите се развиват добре. Гроздовият сок обикновено съдържа всички необходими за дрождите вещества, но ако сока е силно разреден с вода, фермантацията ще бъде много слаба и може да спре преди захарта да бъде преработена във спирт. В този случай полученото вино е със ниско алкохолно съдържание и лесно вкисва.

По-време на ферментацията настъпва репродукция и растеж на клетките на дрождите. Този процес се стимулира от витамини, минерали и аминокиселини. Високото съдържание на захар може да спре този процес. То не трябва да бъде повече от 20%. Колкото по-зряло и сладко е гроздето, с толкова по-голямо алкохолно съдържание е виното.

3.3 Температура

Ако помещението, където протича ферментационният процес, е прекалено топло, дрождите не се размножават добре и ферментацията протича лошо и бавно, като може да спре.

Температурата оказва влияние на химичния състав на виното, Когато температурата е по-ниска, се образуват по-малко летливи киселини, увеличава се алкохолното съдържание и по-добре се съхранява сортовия аромат.

Прекалено ниската температура забавя действието на дрождите и често ферментацията спира. Температурате не трябва да е по-висока от 25°С. Най-благоприятната температура е между 18-20°С и тя трябва да е постоянна през цялото денонощие, без резки и чести промени. Всяка промяна на температурата забавя фермантационният процес и работата на дрождите.

Кислородър има важна роля особено в началото на процеса на ферментация. Той подпомага доброто развитие на дрождите, но в негово присъствие дрождите са склонни към окисление.

При достъп на въздух до ферментиращото вино също може да се развият вредни бактерии, които да развалят виното. За да се изегне окисляването ферментацията се провежда в закрити или полузакрити съдове.

3.5 Употреба на SO2

Упортебата на серен диоксид често се среща при домашното производство.

Високата доза на SO2 – над 150 мл за 100 кг грозде е честа причина за спиране или незапочване на ферментацията. Понякога води до обезцветяване на червеното грозде.

При тези случаи се прави претакване на сока, за да излети серния диоксид и чак тогава се засява със селекционирани дрожди, коиото могар да издържат високи дози на SO2.

Винарският сектор е един от най-регулираните в рамките на ЕС, а свръхпроизводството съществува още от самото му създаване. Държавните контролни органи строго следят за спазването на изискванията за качество, което се осъществява чрез физико-химични и микробиологични лабораторни анализи. Затова изграждането на лаборатория за вътрешен контрол на продукцията е важна стъпка, съпътстваща растежа на всеки един производител.

Съгласно Законът за виното и спиртните напитки, “Виното е продукт, получен изключително в резултат на пълна или частична алкохолна ферментация на смачкано или несмачкано прясно грозде или гроздова мъст от прясно грозде”. За определяне на свойствата и качетсвата на виното се използват различни методи за анализ. Окачествяването на вината става главно по органолептичния метод, като се определят характеристиките основно на: бистрота, цвят, аромат и букет, вкус. Наред с органолептичните показатели обаче качеството на виното се определя и по физико-химичен и микробиологичен метод. Основните физико-химични показатели са: съдържание на етилов алкохол, титруема киселинност, летлива киселинност, беззахарен екстракт, съдържание на захари, ниво на общия и свободния серен диоксид и съдържание на някои метали.

За вина гроздови висококачествени съществуват 10 стандарта, в които са посочени методите за определяне на отделните физико-химични показатели:

• 
  изследване на алкохолно съдържание – БДС 6071-74;
  
• 
  изследване на захарно съдържание – БДС 6410 - 76;
  
• 
  определяне на титруема киселинност – БДС 6409-74;
  
• 
  определяне на летлива киселинност – БДС 6280-74;
  
• 
  определяне на серен диоксид – БДС 2847-74;
  
• 
  определяне на екстракт – БДС 6070-74;
  
• 
  определяне съдържанието на желязо и мед – БДС 6347 -76;
  
• 
  определяне съдържанието на олово – БДС 8383-74;
  
• 
  определяне съдържанието на арсен – БДС 8384 - 74;
  
• 
  определяне съдържанието на цинк – БДС 8382 - 74.
  

Основното, с което започва всеки един от методите за анализ на физико-химичните показатели на вина гроздови висококачествени е вземане на средна проба. При този вид стока, представителната проба се взима въз основа на специално създаден стандарт БДС 6036-86.

• 
  Density (Extract): DMA 35 Portable Density Meter; Alex 500 Alcohol and Extract Meter; DMA 4100/4500/5000 M; Benchtop Density Meter
  
• 
  Dissolved Oxygen: OxyQC Wide; Range Portable Oxygen Meter
  
• 
  Alcohol/Color: Alcolyzer Beer M/ME; Alcohol Meter/Module w/wo Color
  
• 
  pH: pH ME Optional pH Measuring Module for DMA M
  

• 
  Extract/Plato Monitor: L-Rix 510 Smart Sensor In-line Refractometer
  
• 
  Software: Davis 5 Data Acquisition and Visualization Software (incl.)
  
  
  
  

DMA 35 е портативен плътномер. Захарта, съдържаща се в мъстта (плодовия сок), може да бъде измерена - въз основа на плътността.

Захарта в гроздовия сок силно влияе върху качеството на произведеното вино. Колкото повече захар в мъстта, толкова по-висока е плътността и по-високо алкохолно съдържание на полученото вино. По време на ферментацията на мъстта, гъстотата и намалява, докато захарта се превръща в алкохол и въглероден диоксид. Колкото по-бърза е ферментацията, толкова повече аромати се губят заедно с
СО2. Извършването на ежедневни проверки на плътността позволява на винопроизводителите да следят ферментацията дали протича твърде бързо или спира неочаквано. С DMA ™ 35, винопроизводителите могат да извършват бързи проверки на плътността директно във ферментационния резервоар, без
необходимостта от вземане на пробата в лаборатория. Само няколко милилитра от пробата са необходими за измерване на плътността и температурата.
Благодарение на доказалия се осцилиращ принцип на U-образната тръба, DMA ™ 35 дава резултат в рамките на секунди. Пробите се измерват пет пъти по-бързо, отколкото при използвани преди това хидрометри. Инструмента изчислява концентрацията на захар въз основа на
плътност и показва резултата в предпочитаната единица (° Brix, ° KMW, Öchsle, Бауме и др.). Резервоарите могат да бъдат идентифицирани чрез RFID етикети.

DMA ™ 35 може да се използва и за:

• 
  проверка на правилното дозиране на SO2 - добавено към виното за съхранение
  цели
  
• 
  за измерване на съдържанието на алкохол в дестилатите - въз основа на плътността.
  

Alex 500 е комплексен апарат подходящ за крафт пивоварни, малки и средни винарски изби, кооперации, индустриални и големи пивоварни или винарски заводи, където се изисква интрумент за бързи проверки, като допълнение към сложните лабораторни инструменти.

Alex 500 може да се използва в целия производствен процес на виното от гроздето до бутилката. Апаратът има два основни режима на действие - ферментационен и измервателен:

• 
  Мониторингът на ферментацията е въз основа на плътност: За измерване на концентрацията на захар в гроздов сок (мъст) и контрол на ферментацията
  

Alex 500 директно показва кривата на ферментация на до 40 различни ферментиращи вина, идентифицирани чрез ID номер. До 100 резултата на проба могат да бъдат показани в графика директно на апарата.

• 
  Стандартният режим на измерване: За определяне на алкохола и общия екстракт към края на ферментацията на виното ви
  

Anton Paar използва патентована комбинация от измерваелни технологии – NIR технология за абсорбиране при три различни дължини на вълните и измерване на плътност на принципа на осцилираща U-тръба, също както при DMA 35. Въз основа на тези измервания се използва изчерпателен статистически модел за определяне на алкохола и общия екстракт в червено, бяло, розе вино и пенливи вина.

С помощта на Carbo QC и CboxQC можете да откриете истинското съдържание на СО2 във вината и пенливите вина, дори директно от бутилката или кутията - в комбинация с PFD Filling Decice. Устройството за пълнене позволява директно прехвърляне на пробата от бутилки с бутилка.То прониква в повечето видове тапи - без загуба на CO2!

Пенливите вина – особено Prosecco и Champagne, набират голяма популярност. Блясъкът е причинен от въглеродния диоксир, който се развива по време на ферментацията или се добавя след фементационния проес. От гледна точка на вкуса и на качеството на производствения контрол, е необхоимо бързо и надеждно да се определи съдържанието му директно без загуба на СО2 по време на прехвърлянето на пробата в измервателна система.

Най-добрият инструмент за всяко приложение - леко тегло и батерия, CarboQC и CboxQC не само служат като надежден лабораторен инструмент, но и са

Определянето на алкохола е обичайна практика при роизводителите на вино, сайдер и сродни продукти. Познаването на алкохолното съдържание е важен параметър за мониторинг на производството, контрол на качеството, смесване и етикетиране.

Модулният компактен дизайн на Alcolyzer Wine M / ME може да бъде конфигуриран спрямо нуждите на клиента – може да се закупи основният инструмент – М и да се надгражда с модулите – МЕ.

• 
  Alcolyzer Wine M / ME за прецизено определяне на алкохол (% v / v) на вино, пенливо вино, ябълково вино, оризово вино, алкопи и ферментационна мъст.
  

• 
  DMA M / ME плътност м в комбинация с
  Alcolyzer Wine M / ME позволяват едно-временното изчисляване на алкохол% w / w, специфично тегло и общ екстракт (g / L) за изчисляване на обема, и височината на пълнене на бутилката.
  
• 
  HazeQC ME за измерване на мътността – важно за филтриране с кръстосан поток или други филтри, което изисква
  ниска мътност, за да се избегнат запушени филтри и да се запазят ниски разходи.
  
• 
  PH ME по желание се свързана с пробата
  
• 
  Xsample 22 елемент за автоматично пъленен на проби от флакон или директно от бутилка
  
• 
  Xsample 122 се свързва по желание за напълно автоматично измерване на до 24 проби.
  

ЛИТЕРАТУРА

1. 
   Pierre Perret (2016). Ma vie en vin
   
2. 
   Jancis Robinson and Julia Harding (1994). Wine Grapes
   
3. 
   Иван Чалков (2006). Тайните на винопроизводството
   
4. 
   https://www.wikipedia.org
   
5. 
   Rajat Parr and Jordan Mackay (2010). Secrets of the Sommeliers
   
6. 
   www.prolabbg.com
   
7. 
   Ясен Борисов (2009). Виното. Българска енциклопедия – трео допълнено издание
   
8. 
   Roger Dion (2010). Histoire de la vigne et du vin en France
   
9. 
   www.anton-paar.com/us-en/
   
10. 
    Богдан Манджуков (2010). Основи на винопроизводството. Теория и практика