Холодное осахаривание муки. Что такое осахаривание и причём здесь зерновая брага, ферменты и солод. Основные методики осахаривания ферментами

Осахаривание – это расщепление крахмала из крахмалосодержащего сырья с получением простых сахаров. Этот процесс нужно обеспечить для успешного брожения. Ведь дрожжи переваривают только моносахариды (отдельные молекулы сахара). Поэтому крахмал необходимо разложить с помощью синтезированных ферментов либо солода.

Брага на ферментах (из крупы, муки, картошки, кукурузы и пр.) обходится гораздо дешевле кристаллического сахара. При этом вкусовые качества дистиллята из зерна намного выше.

Осахаривание производится двумя способами: традиционным горячим и сравнительно новым холодным (ХОС). Последний способ основан на использовании синтетических ферментов (альфа амилазы и глюко амилазы) вместо солода. При холодном осахаривании ингредиенты закладываются в воду комнатной температуры, никакого нагревания не требуется. Трудозатраты при приготовлении браги холодным способом гораздо ниже, чем при горячем. Но и длительность брожения увеличивается: от 10 до 20 дней.

Что касается вкуса продукта, то у каждого винокура на этот счет свое мнение. Противники холодного осахаривания считают, что ферменты придают зерновой браге и дистилляту определенный привкус, которые остается и после трех перегонок. Сторонники способа говорят что вкус холодного и горячего способа почти неотличимы и только зерновой самогон имеет настоящий вкус «хлебного вина», а продукт из сахара по сути просто спирт. Поэтому, каждому винокуру стоит попробовать холодное осахаривание и выработать собственную точку зрения на предмет.

Ингредиенты для приготовления

• Крахмалосодержащие продукты. Для ХОС подойдет: мука любых злаков, крахмал и зерновые культуры. Не нужно использовать цельное зерно, только дробленое и чем мельче тем лучше. Если собираетесь использовать цельное, то берите шлифованный рис, пшено, перловку.
• Качественная вода
• Ферменты. Промышленное название требуемых ферментов Глюкаваморин и Амилосубтилин. Они обозначаются как Г и А. При этом А производит первичное расщепление полисахаридов, а Г завершает дело. Также используются Целлюлокс (Ц) и Протосубтилин (П). Целлюлокс обрабатывает целлюлозу, а Протосубтилин – молекулы белка. Последние два мы использовать не будем.
• Дрожжи
• Антибиотик для подавления конкурентной микрофлоры (амоксициллин)

Оборудование и инструменты

• Емкость с запасом по объему примерно треть от планируемого объема браги
• Перемешиватель, в качестве него можно использовать длинную палку, металлическую лопатку с длинной ручной или шуруповерт со строительной насадкой
• Гидрозатвор
• Подогреватель для аквариумов (необязательно, но может быть полезен для поддержания постоянной температуры)
• Самогонный аппарат

Количество и пропорции

Соотношение воды и сырья т.е. гидромодуль очень важный момент. При малой концентрации крупы или муки брага получится слишком слабой и жидкой. А при высокой концентрации есть вероятность, что часть сырья не сбродится совсем. Наилучшие значения для гидромодуля при ХОС нужно брать в пределах 1:4 или 1:3 (первая цифра – сырье, кг, вторая цифра – вода, л).

Количество дрожжей берется в расчете на 1 кг сырья:

• Сухие хлебопекарные дрожжи – 20 г.
• Сырые хлебопекарные дрожжи – 100 г.
• Винные или специализированные для зерновых — по рекомендации на упаковке

Расчет количества ферментов для браги – нетривиальная задача, так как производитель указывает в своих рекомендациях количество ферментов для обработки чистого крахмала, а не конкретного продукта. Некоторые винокуры действительно выполняют пересчет для каждого вида сырья: высчитывают количество крахмала в закладке и кладут микробиологические ферменты по рецепту. Опыт показывает, что превышение количества ферментов даже вдвое практически не отражается на качестве браги.

• А: 1-2 грамма
• Г: 2-3 грамма

Впоследствии ферменты разлагаются под воздействием температуры или других факторов так что в конечный продукт они никак не попадут.

Простой рецепт ХОС

Предлагаем универсальный рецепт ХОС, начав с которого можно добиться отличных результатов в приготовлении браги с помощью холодного осахаривания:

1. Нагрейте воду до 38°С, перелейте в емкость для брожение. Емкость следует подобрать с таким расчетом, чтобы весь затор занял в ней места не больше 70%
2. Добавьте ферменты, если свежие, то по 3 гр. А и Г, если ближе к окончанию срока хранения, то по 6 гр. того и другого вида
3. Добавьте антибиотик, хорошо использовать доксициллин, 1 или 2 капсулы на 30 литров браги
4. Засыпьте все крахмалосодержащее сырье и хорошо перемешайте. Берите на 1 кг сухого сырья 3,5 л воды
5. В качестве пеногасителя раскрошите на поверхность браги простое печенье
6. Разбродите и добавьте дрожжи в рассечете на количество сырья
7. Готовую брагу следует перемешать и установить гидрозатвор. Брожение можно будет увидеть через 2 — 5 часов. В первый день оно будет бурным, дальше – более спокойным
8. Первые 5-6 дней утром и вечером нужно взбалтывать брагу, не открывая емкость
9. Времени для сбраживания может понадобиться от 2 до 3 недель.
10. Для перегонки лучше всего применять парогенератор. Тогда конечный продукт не придется декантировать и осветлять. Если же вы перегоняете на НБК (непрерывная бражная колонна) или прямым нагревом, то нужно дегазировать и декантировать брагу методом слива осадка. Бентонит в этом случае неэффективен.
    Основываясь на этом рецепте, можно создавать свои уникальные затворы из смеси разных круп или муки.

Рецепт браги на кодзи

Кодзи - это китайская плесень, активное вещество для получения саке - национального японского вина т.е. грибок который разлагает крахмал на сахара и сбраживает их в спирт. Кодзи прекрасно будут работать с любым крахмалосодержащим сырьем мука, крупы и т.д., срок брожения от 3 недель до месяца.

Рецепт браги точно такой же как и предыдущий, но вместо ферментов и дрожжей добавьте 8-9 грамм кодзи на 1 кг. сырья.

Самостоятельно можно провести осахаривание солодом. Это процесс расщепления картофеля, круп или муки и другого сырья, которое содержит крахмал, под действием натуральных ферментов. Иногда используют искусственные ингредиенты, что требует меньших усилий. Какой способ осахаривания выбрать — решается в каждом случае индивидуально.

Для чего нужен процесс осахаривания

Холодное или горячее осахаривание необходимо для того чтобы изготовить спирт. Одних дрожжей недостаточно. Важно наличие сахара. Он содержится в зерновых культурах в виде крахмала. Это полисахарид, в составе которого находятся сахароза, фруктоза и глюкоза. Так как для питания дрожжей необходимы только моносахариды, перед закладкой цепочку крахмала следует разбить на молекулы. Если этого не сделать, то брожения не получится.

Брага на ферментах натурального происхождения выполняется горячим способом. А если использовать синтетические ферменты, применяют холодное осахаривание.

Подбор ингредиентов и пропорций

Для горячего осахаривания берут 4-5 л воды на 1 кг муки, крупы или другого сырья. Солод необходимо измельчить и добавить из расчета 150 гр на 1 кг исходного сырья.

Для выполнения осахаривания холодным способом на 1 кг сырья берут 4 л воды. Ферменты для требуются в объеме 5 г на 1 кг сырья. Дрожжей потребуется 25 г прессованного типа или 5 г сухих на 1 кг исходного сырья, вне зависимости от того, осахаривание муки, крахмала или какой-либо крупы нужно выполнить.

Некоторые рецепты предполагают добавление в брагу других компонентов:

• антибиотиков, призванных не допускать скисания;
• подкормки дрожжей, чтобы процесс брожения проходил быстрее;
• кислоту, которая стабилизирует кислотность сусла;
• пеногасителя.

Холодная обработка

Холодное осахаривание ферментами производят не с солодом. Натуральный ингредиент заменяют синтетическими аналогами. Глюкаваморин перерабатывает крахмал до состояния сахара, а Амилосубтилин обеспечивает частичное расщепление молекул.

Технология менее затратна, легче по сравнению с солодовой варкой, а эффект сильно не отличается. Ферменты с водой добавляют в сырье в момент изготовления браги. Крахмал трансформируется в сахар примерно в то же время, когда происходит процесс брожения.

Зерновая брага на ферментах — холодное осахаривание — решение для тех, кто только начинает изготавливать спирт в домашних условиях, у кого нет специальной аппаратуры.

Обработка холодным способом не потребует высоких температур и пауз. При этом брага готовится проще и быстрее.

К недостаткам технологии относят:

• необходимость покупки ферментов;
• важность увеличения времени брожения до 10-20 суток;
• ненатуральность ферментов, из-за чего может оставаться привкус после нескольких перегонок.

Холодная обработка происходит по следующей технологии:

1. В емкость для процесса брожения добавляют муку, крахмал, макароны или крупу, заливают воду температурой 35°C, дополняют ферментами и засыпают дрожжи. Чтобы не произошло усиленного пенообразования, емкость не наполняют более чем на 70%.
2. Смесь закрывают гидрозатвором и переставляют в темноту, в место, где обеспечена температура не выше 28°C.
3. Процесс брожения начинается через 1 или 5 часов. В первые 2 суток брожение активное, затем интенсивность меньше. Процесс занимает неделю или 25 суток.
4. Стоит следить за тем, чтобы на поверхности смеси не возникало тонкой пленки. Это говорит о том, что начался процесс скисания. В этом случае брагу срочно перегоняют.
5. Готовую бражку снимают с осадка, перегоняют.

Горячая обработка

Горячее осахаривание — это традиционный способ. Зерно прорастает во влажных условиях, что запускает процесс активизации необходимых ферментов, нужных для переработки крахмала. Зерно, которое проросло до подходящего состояния, называется солодом. Он может быть 2 разновидностей: светлый и зеленый.

Зеленый солод применяют для осахаривания сырья, когда появились ростки 3 см. Сохраняется этот продукт не больше 3 дней. Если просушить злак, который пророс, это уже будет светлый солод. Его хранят дольше. Обе разновидности солода достаточно эффективны.

Недостатки технологии:

• необходима температура, при которой есть риск того, что сырье пригорит;
• важно обеспечивать температуру до 72°C в течение нескольких часов, что не всегда легко создать дома;
• осахаренное сусло может быстро скисать.

Горячее осахаривание солодом проводят по следующей технологии:

1. Муку или крупу заливают водой температурой до 50°C. Необходимо помешивать сырье, чтобы не получились комки. На 1 кг сырья берут 5 л воды. Посуда должна быть наполнена на 75% и не более этого объема.
2. Температуру повышают до 60°C, в таком состоянии держат 15 минут.
3. Смесь доводят до кипения и варят 1 или 2 часа, в зависимости от рецепта. Крупу нужно варить дольше, чем муку. Должна получиться кашеобразная масса однородной консистенции.
4. Состав охлаждают до 63°C, в смеси добавляют солод и не перестают помешивать. На 1 кг сырья требуется 150 г измельченного солода.
5. Когда смесь достигнет температуры 65°C, ее накрывают крышкой и укутывают, чтобы обеспечить тепло на 4 часа. Половину указанного времени смесь надо помешивать каждые 30 минут.
6. Чтобы не произошло скисания, снижают температуру до 25°C. Затем добавляют 5 г сухих или 25 г дрожжей прессованного вида на 1 кг сырья. Потом ставят гидрозатвор, отправляют на брожение в затемненном месте на период от 2 до 6 суток.

Если не соблюсти нужные температуры, то осахаривания не получится или оно окажется недостаточным. Дополнительное нагревание не даст нужного эффекта, так как ферменты перестанут быть активными.

Процесс осахаривания солодом — только шаг к получению спирта в домашних условиях. При использовании натуральных ингредиентов и применении горячей обработки есть риск напрасных хлопот. Но если верно подобрать ингредиенты, соблюсти температурный режим и потратить время на выгонку спиртного напитка, результат получится отличным.

Даже новички понимают, что для получения спирта в домашних условиях нужны углеводы. В идеале — простые сахара: сахароза, глюкоза или фруктоза. В зерновых культурах углеводы присутствуют в достаточном количестве, однако в форме крахмала. Каждая молекула крахмала в свою очередь состоит из фрагментов глюкозы. Когда для берут зерно в качестве сырья, перед приготовлением браги крахмал в нем осахаривают: разделяют на молекулы глюкозы, только тогда становится возможным процесс брожения. Осахаривание крахмала в зерновых можно осуществить при помощи проращивания части зерен с получением солода. При проращивании образуются ферменты, которые расщепляют крахмал до простых сахаров.

Использование зерна (солода) для приготовления браги значительно облагораживает конечный напиток. Зерновой самогон обладает большей мягкостью, чем обычный сахарный.

Солод можно заменить ферментами — Амилосубтилином и Глюкаваморином. Роль первого — расщеплять молекулы крахмала на более мелкие фрагменты, а второй отвечает за переработку этих фрагментов в простые сахара.

Рецепт холодной браги на ферментах значительно проще солодовой технологии и обходится такой способ дешевле.

Необходимо подготовить:

• 3 кг любого сырья (любые крупы, крахмал, муку и т.д.);
• 10 л воды комнатной температуры;
• по 12 г Амилосубтилина и Глюкаваморина;
• 75 г свежих дрожжей.

Емкость для брожения необходимо брать большую, учитывая возможное пенообразование. Хотя бы треть должна оставаться пустой.

Рецепт браги на ферментах

Приготовление браги:

• Воду довести до кипения, при постоянном перемешивании небольшими порциями внести муку (крупу) и отключить нагрев.
• Когда затор остынет до температуры 80°С внести в него фермент А и тщательно размешать.
• Оставить остужаться до температуры 65 градусов.
• При температуре затора 65°С внести фермент Г и тщательно размешать.
• Накрыть кастрюлю крышкой и оставить на 3-4 часа для осахаривания крахмала.
• Затем затор комнатной температуры перелить в емкость для брожения, внести активированные дрожжи, закрыть крышку, установить гидрозатвор и убрать емкость в теплое темное место.
• Ориентировочное время брожения — 7-10 дней.

Ферменты провоцируют быстрое начало брожения, буквально через 1-2 часа уже будут заметны пузырьки. Вся длительность брожения зависит от выбранного сырья. Она может колебаться от 1 до 3 недель. При использовании рецепта браги на ферментах в домашних условиях важно вовремя отследить готовность браги, чтобы не было скисания. Если на браге появляется тонкая пленка, заметная невооруженным глазом – необходимо срочно приступать к перегонке. Перегонять брагу лучше всего дважды.

Перед перегонкой брагу желательно осветлить. Сделать это можно при помощи бентонита или просто выставить ее на сутки на холод.

ПРОИЗВОДСТВО ЭТАНОЛА

Мировой рынок этанола составляет около 4 млрд. дал (декалитров абсолютного алкоголя) в год. Лидерами в производстве этанола являются США, Бразилия, Китай. В США функционирует 97 заводов по производству этанола из кукурузы (строится еще 35 заводов) общей мощностью 1,5 млрд. дал в год.

Основные направления использования этанола в мировой практике:

− 60% − добавка к моторному топливу;

− 25% − химическая промышленность;

− 15% − пищевая промышленность (доля ее сокращается).

Автомобильное топливо на основе этанола содержит 10% этанола (топливо Е-10) или 85% этанола (Е 85). При стоимости нефти 60-70 $ за баррель биоэтанол становится конкурентоспособным топливом. Введение этанола в бензин позволяет отказаться от добавки в топливо тетраэтилсвинца, в результате чего снижается токсичность выхлопных газов и расход горючего.

В США проводятся масштабные исследования по производству биоэтанола из возобновляемого растительного сырья (из стеблей кукурузы, тростника и др.)

В промышленных условиях этанол получают гидратацией этилена в присутствии катализатора (H 3 PO 4 на силикагеле), из гидролизатов растительного сырья (древесины, стеблей кукурузы, тростника), а также из крахмалсодержащего сырья (пшеница, рожь, тритикале, картофель), мелассы, молочной сыворотки, топинамбура. Средний выход 95,5%-ного этилового спирта из 1 т различных видов сырья представлен в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Выход этанола из различных видов сырья

Окончание таблицы 2.1

На спиртовых заводах Республики Беларусь (функционирует около 70 спиртовых заводов общей мощностью более 9 млн. дал в год) для производства этанола используют крахмалсодержащее сырье, главным образом зерно злаков. Содержание крахмала в различных видах зерна составляет (в %): пшеница – 48–57; рожь – 46–53; ячмень – 43–55; овес – 34–40; просо – 42–60; кукуруза – 61–70. В зерне содержатся также (в среднем) сахара ~ 3%; клетчатка ~ 6%; пентозаны и пектиновые вещества ~ 9%; азотистые (белковые) вещества ~ 11%, жир ~ 3%.

Продуценты этанола

При микробиологическом синтезе классическими продуцентами этанола являются дрожжи - сахаромицеты и шизосахаромицеты. Чаще других используют дрожжи Saccharomyces cerevisiae , Saccharomyces vini , Schizosaccharomyces pombe .

Сахаромицеты имеют клетки округлой формы размером 10-15 мкм, размножаются почкованием. Шизосахаромицеты имеют крупные палочковидные клетки диаметром 4-5 мкм и длиной 18-20 мкм, размножаются делением. И те, и другие дрожжи хорошо сбраживают глюкозу, маннозу, фруктозу, сахарозу, мальтозу, труднее сбраживают галактозу и не сбраживают пентозные сахара (ксилозу, арабинозу).

Теоретический выход этанола из 100 кг сброженной глюкозы составляет 51,14 кг или 64,80 л (при этом образуется 48,86 кг СО 2). На практике выход спирта составляет 82-92% от теоретического в связи с расходом части субстрата на размножение и рост дрожжей и образование побочных продуктов.

Синтез этанола в дрожжевой клетке осуществляется по следующей схеме:

Побочными продуктами спиртового брожения являются глицерин, высшие (сивушные) спирты, органические кислоты (уксусная, пировиноградная, молочная, янтарная), альдегиды. При спиртовом брожении сахар (глюкоза) расходуется на образование различных веществ в следующем количестве: этанола - 46-47%, диоксида углерода - 44-46%, биомассы дрожжей - 1,8-4,0%, глицерина - 3-4%, высших спиртов - 0,3-0,7%, органических кислот - 0,2-1,0%, альдегидов - 0,1-0,2%. При многократном возврате дрожжей на брожение расход сахара на образование биомассы сокращается, а интенсивность брожения даже несколько возрастает.

Образование глицерина при спиртовом брожении объясняется тем, что в индукционный период (до образования уксусного альдегида) между двумя молекулами фосфоглицеринового альдегида под действием фермента альдегидмутазы при участии молекулы воды происходит реакция дисмутации. При этом одна молекула фосфоглицеринового альдегида восстанавливается, образуя фосфоглицерин, а другая окисляется в 3-фосфоглицериновую кислоту. Фосфоглицерин в дальнейших реакциях не участвует и после отщепления фосфорной кислоты является побочным продуктом спиртового брожения. 3-фосфогли-цериновая кислота претерпевает превращения по ЭМП-пути с образованием уксусного альдегида. После появления уксусного альдегида наступает стационарный период брожения, при котором окисление фосфоглицеринового альдегида в фосфоглицериновую кислоту протекает более сложным путем, с присоединением неорганического фосфата (ЭМП-путь). В связи с этим наряду с этанолом при брожении всегда образуется некоторое количество глицерина.

При связывании уксусного альдегида бисульфитом процесс брожения направляется в сторону образования глицерина:

С 6 Н 12 О 6 ® СН 3 СНО + СО 2 + СН 2 ОН-СНОН-СН 2 ОН.

В щелочной среде молекула уксусного альдегида вступает в окислительно-восстановительную реакцию со второй молекулой, образуя этанол и уксусную кислоту. Одновременно идет накопление глицерина. Суммарно процесс выражается следующим уравнением:

2С 6 Н 12 О 6 + Н 2 О ® ® 2СН 2 ОН-СНОН-СН 2 ОН + С 2 Н 5 ОН + СН 3 СООН + 2СО 2 .

Эти приемы используются для промышленного получения глицерина.

Высшие спирты образуются из аминокислот (в меньшей степени из кетокислот), содержащихся в ферментационной среде, в результате последовательно протекающих реакций дезаминирования аминокислот, декарбоксилирования образовавшихся кетокислот и восстановления альдегидов.

Из высших спиртов в бражке присутствуют: пропиловый (образуется из треонина), изобутиловый (из валина), амиловый (из изолейцина) и изоамиловый (из лейцина).

В настоящее время ведется интенсивный поиск нетрадиционных микроорганизмов-продуцентов этанола, способных сбраживать широкий круг субстратов, имеющих высокую продуктивность по этанолу, обладающих повышенной устойчивостью к этанолу и высокой температуре. Представляют интерес этанолсинтезирующие бактерии. Например, бактерии Zymomonas mobilis отличаются от дрожжей интенсивным метаболизмом: имеют высокую удельную скорость конверсии глюкозы в этанол, обеспечивают более высокий выход этанола (до 95% от теоретически возможного), более толерантны к спирту. Но эти бактерии чувствительны к присутствию в питательных средах ингибиторов (фурфурола, фенолов) и требуют осуществления процесса брожения в условиях асептики.

Термофильные бактерии Clostridium thermocellum (оптимальная температура роста 68°С) способны непосредственно трансформировать целлюлозу растительного сырья в этанол, но при этом сырье должно быть освобождено от лигнина. Достичь высокого выхода спирта при прямой конверсии растительного сырья пока не удается.

Получены штаммы дрожжей, способные сбраживать пентозные сахара (Pachysolen tannophilus, Pichia stipitis, Candida shehata ). Выход этанола при сбраживании 100 кг ксилозы достигает 35-47 л.

В отечественной практике производства этанола из крахмалсодержащего сырья используют дрожжи Saccharomyces cerevisiae , имеющие оптимальную температуру брожения 29–30°С.

Ферментативное осахаривание крахмала

Традиционные продуценты этанола не способны к расщеплению полисахаридов, поэтому при получении сусла крахмалсодержащее сырье подлежит развариванию и осахариванию. Крахмал большинства растений содержит 20-25% амилозы и 80-75% амилопектина. В растительных клетках крахмал находится в виде зерен (гранул), размер которых колеблется от 1 до 120 мкм (картофельный крахмал имеет гранулы размером 40-50 мкм, гранулы крахмала зерна − 10-15 мкм). Крахмал, амилоза и амилопектин нерастворимы в холодной воде, спирте, эфире. Амилоза легко растворяется в теплой воде, амилопектин - при нагревании под давлением. Сетчатая структура молекул амилопектина обусловливает набухание крахмальных гранул без их растворения (вторичные связи ослабляются гидратацией). При определенной температуре гранулы разрыхляются, разрываются связи между отдельными структурными элементами, нарушается целостность гранул. При этом резко возрастает вязкость раствора - происходит клейстеризация крахмала. Для клейстера характерны беспорядочное расположение молекул, потеря кристаллической структуры. При температуре 120–130°С клейстер становится легкоподвижным. Наиболее полное растворение амилопектина происходит у пшеничного крахмала при 136–141°С, у картофельного - при 132°С.

Растворенный при разваривании зерна или картофеля крахмал гидролизуют (осахаривают) амилолитическими ферментами зернового солода или культур микроорганизмов, преимущественно мицелиальных грибов и бактерий. Из растительных материалов наиболее богато амилолитическими ферментами пророщенное зерно злаков, называемое солодом. В настоящее время в спиртовой промышленности широко применяют ферментные препараты на основе культур мицелиальных грибов (или бактерий рода Bacillus ), которые имеют ряд преимуществ по сравнению с солодом. Культуры мицелиальных грибов выращивают на пшеничных отрубях или кукурузной муке, тогда как для получения солода требуется кондиционное зерно. С солодом в сусло вносятся в большом количестве посторонние микроорганизмы, что отрицательно сказывается на выходе этанола. Глубинные культуры грибов выращивают в стерильных условиях, они не загрязняют сусло посторонними микроорганизмами. Выращивание поверхностной культуры грибов осуществляется намного быстрее (1,5-2,0 сут), чем протекает проращивание зерна (9-10 сут). Грибы образуют комплекс ферментов, которые глубже гидролизуют крахмал, а также расщепляют гемицеллюлозы до моносахаридов, что повышает выход этанола из сырья.

В процессе осахаривания крахмалсодержащего сырья участвуют различные ферменты. Наибольшее производственное значение имеют амилазы. α- и β-амилазы катализируют разрыв только α-1,4-глюкозидных связей. Под действием α-амилаз связи разрываются беспорядочно, но преимущественно внутри цепей. В результате образуются главным образом декстрины, небольшое количество мальтозы и олигосахаридов. Исходя из характера действия, α-амилазу называют эндогенной или декстриногенной амилазой.

Дейстивие β-амилазы направлено на концевые (внешние) связи в крахмале, при этом последовательно, начиная с нередуцирующих концов цепей, отщепляется по два остатка глюкозы (мальтоза). β-амилаза не может обойти места ветвления в макромолекуле крахмала, поэтому гидролиз прекращается на предпоследней α-1,4-глюкозидной связи и остаются высокомолекулярные декстрины при гидролизе амилопектина. Амилоза практически полностью превращается β-амилазой в мальтозу, амилопектин – только на 50–55%.

В результате совместного действия α- и β-амилаз образуется смесь сахаридов, состоящая из мальтозы, небольшого количества глюкозы и низкомолекулярных декстринов, в которых сосредоточены все α-1,6-глюкозидные связи крахмала.

В бактериях и микроскопических грибах отсутствует β-амилаза, но содержится активная α-амилаза, отличающаяся композицией аминокислот в белке и специфичностью действия. В частности, при катализе α-амилазой микроскопических грибов образуется большое количество глюкозы и мальтозы. Среди бактериальных амилаз имеются как сахарогенные, так и декстриногенные. Первые гидролизуют крахмал на 60% и более, вторые – на 30–40%. α-Амилазы микробного происхождения, как и α- и β-амилазы солода, не атакуют α-1,6-глю-козидные связи.

В микроскопических грибах содержится глюкоамилаза, которая катализирует разрыв α-1,4- и α-1,6-глюкозидных связей в крахмале. При катализе этим ферментом от нередуцирующих концов амилозы и амилопектина последовательно отщепляются остатки глюкозы. По месту разрыва связей присоединяется молекула воды, поэтому теоретический выход глюкозы в процессе гидролиза составляет 111,11% к массе крахмала.

Известны три вероятных способа взаимодействия фермента с субстратом (содержащим большое количество цепей): многоцепочный, одноцепочный и комбинированный.

По многоцепочному способу молекула фермента в случайном порядке атакует одну из полисахаридных цепей, отщепляя от нее звено, а затем также в случайном порядке атакует следующие цепи, в том числе, возможно, и атакованную ранее. Таким образом, за время существования фермент-субстратного комплекса происходит только один каталитический акт.

При одноцепочном способе молекула фермента, атаковав в случайном порядке одну из полисахаридных цепей, последовательно отщепляет от нее звенья до полного расщепления цепи. За время существования фермент-субстратного комплекса гидролизуются все доступные для фермента связи.

Комбинированный способ, или способ множественной атаки, заключается в том, что за время существования фермент-субстратного комплекса гидролизуется несколько связей. При этом после отщепления одного звена фермент не отталкивается, а задерживается. Атака происходит с чередованием одно- и многоцепочного способов.

Исследования показали, что α- и β-амилазы осуществляют гидролиз по способу множественной атаки (многоцепочный способ характерен для α-амилазы бактерий).

На отечественных спиртовых заводах для осахаривания крахмала сырья применяют сырцовый (несушенный) солод в виде солодового молока, ферментные препараты (глюкаваморин, амилоризин, амилосубтилин) различного уровня активности или смесь солодового молока и ферментного препарата.

Технология получения солода включает следующие основные процессы: замачивание сырья с достижением влажности 38–40%; проращивание зерна в течение 10 сут в пневматической солодовне в слое толщиной 0,5–0,8 м; измельчение солода в дисковых или молотковых дробилках; дезинфекция солода формалином или раствором хлорной извести и приготовление солодового молока. Солодовое молоко получают смешиванием измельченного солода с водой (4–5 л воды на 1 кг солода).

В солоде, приготовленном из зерна различных злаков, содержится неодинаковое количество каждого из амилолитических ферментов. Например, солод из ячменя имеет высокую α- и β-амилолитическую активность, а солод из проса отличается сильной декстринолитической активностью. Чаще всего готовят смесь из трех видов солода: ячменного (50%), просяного (25%) и овсяного (25%). Запрещается использовать солод из одной культуры при производстве спирта из той же культуры.

Про ГОС мы написали, а это значит, что пришло время писать про холодное осахаривание. Происходит данный процесс без высоких температур при действии ферментов.
Для того, чтобы осуществить процедуру холодного осахаривания нам понадобится два фермента: Амилосубтилин и Глюкаваморин. Этим мы заменим солод. Первый фермент частично расщепляет молекулы, а второй перерабатывает крахмал в сахар. Холодное осахаривание - гораздо проще и дешевле, чем процесс солодовой варки, а получаемый результат одинаков.
Эти ферменты добавляют в сырьё вместе с водой. Происходит это на этапе приготовления браги. Брожение и преобразования крахмала в сахар происходит равномерно и почти одновременно.

У холодного осахаривания есть явные преимущества:

• Процесс очень прост и хорошо подходит для новичков
• Нет необходимости соблюдать точные температуры
• Низкая трудозатратность.

Но холодное осахаривание имеет также и недостатки:

• Требуется найти и купить ферменты;
• Увеличивается время брожения;
• Некоторые люди утверждают, что ферменты оставляют послевкусие.
• Если быть честными, то мы бы всё-таки советовали вам производить осахаривание с помощью солода.

Как происходит холодное осахаривание?

1. Исходное сырьё (крупа, мука и т. д.) засыпается в ёмкость для брожения, туда же заливается тёплая вода 30-35 градусов (3 литра на 1 кг), также засыпаются ферменты А и Г (по 3-5 грамм на 1 кг) и завершаем заполнение бака дрожжами. Бак нельзя заполнять более, чем на 70%, т. к. есть вероятность очень обильного пенообразования.
2. Всё содержимое бака нужно перемешать и поставить под гидрозатвор.
3. Поставить в тёмное место с температурой 20-28 градусов.
4. Брожение начнётся буквально в течение первых двух часов. Будет очень активным первые дни, а после понемногу стихнет. Сам процесс брожения будет длительным: 7-25 дней.
5. Если увидите тонкую плёнку на поверхности - срочно перегоняйте брагу! Плёнка - признак скисания.
6. Когда брага будет готова, снимите её с осадка и перегоните. Обычно, если вы осуществляете холодное осахаривание, то осветление бентонитом даёт низкий эффект.

Добавлять ли что-то ещё в брагу - только ваше решение. При холодном осахаривании часто используются такие ингредиенты, как: антибиотики (например, доксициклин), подкормка для дрожжей, кислота, пеногасители. Также пропорции ферментов зависят от данных, указанных производителем.
Надеемся, что эта статья была вам полезна. Удачи в холодном осахаривании!