Destylacja, czyli ile jest cukru (i alkoholu) w cydrze (część 1.)

Cydr to napój fermentowany, który – w odróżnieniu od wina jabłkowego – zawiera mniej alkoholu. Wiemy, że większa zawartość cukru w nastawie pozwala uzyskać produkt o większej mocy. Jednak czy wiemy, jak na podstawie zawartości węglowodanów w półprodukcie (nastawie) określić przewidywane stężenie etanolu w gotowym cydrze?

Czy szybki i prosty pomiar ekstraktu całkowitego wykonany cukromierzem pozwoli nam na określenie zawartości cukru w nastawie? Co powoduje, że pomiar jest obarczony błędem? Czy są jakieś inne, lepsze metody pozwalające na oznaczenie stężenia cukru? W tym artykule zajmiemy się obliczeniami, które pomogą nam w uzyskaniu odpowiedzi na te i inne pytania odnośnie obliczeń „cydrowych”.

Najważniejszymi parametrami w nastawie są dla nas zawartość ekstraktu całkowitego, cukru oraz moc gotowego napoju. Ostatni parametr jest pochodną stężenia cukrów przyswajalnych przez drożdże. Poniżej przedstawiam równanie reakcji, które pokazuje, ile alkoholu możemy uzyskać z danej ilości cukru (przy udziale drożdży). C6H12O6 = 2C2H5OH + 2CO2 (jedna cząsteczka glukozy = 2 cząsteczki etanolu + 2 cząsteczki dwutlenku węgla) I tutaj wprowadzimy powtórkę lekcji chemii. Wymienię masy molowe trzech pierwiastków: węgla(C)- 12, wodoru (H)- 1, oraz tlenu (O)- 16. Jak widać na podstawie wzoru chemicznego pierwszej substancji w równaniu reakcji, 1 mol glukozy zawiera 6 moli atomów węgla, 12 moli atomów wodoru i 6 moli atomów tlenu. Po podliczeniu (6*12+12*1+6*16) otrzymujemy sumę 180 gramów. Jest to masa jednego mola cukru prostego (glukozy). Po zbilansowaniu drugiej strony równania widzimy, że uzyskujemy 92 g etanolu tj. (2C2H5OH- 4x węgiel, 10x wodór, 2x tlen, 2x wodór).

Jest to wydajność teoretyczna, innymi słowy mówiąc, stuprocentowa. Wynikałoby wówczas, że w czasie fermentacji nie powstają inne substancje niż alkohol i dwutlenek węgla (według uproszczonego równania fermentacji alkoholowej, tak właśnie mogłoby się zdawać). A przecież tak nie jest, drożdże zużywają cukier też na inne cele. Dlatego przyjmuje się, że wydajność fermentacji praktyczna (rzeczywista) wynosi około 90%. Zatem ze 180 gramów glukozy nie powstanie 92 gramy etanolu, a 92*0,9 czyli około 82,8 gramów.

Świetnie, zatem znamy już (i rozumiemy) równanie reakcji fermentacji alkoholowej. Teraz należy przeliczyć masę etanolu na objętość, ponieważ moc napojów alkoholowych wyrażamy zazwyczaj w procentach objętościowych (% obj.). Gęstość alkoholu etylowego wynosi około 0,79 g/ml, zatem 1 ml 100% etanolu (w przeliczeniu na czysty etanol) waży 0,79 grama. Na tej podstawie można obliczyć, jaką objętość zajmuje alkohol powstały ze 180 gramów glukozy. 180 g glukozy – 82,8 g etanolu 0,79 g etanolu – 1 ml etanolu 82,8 g etanolu – x x= 104,81 ml etanolu

Zatem, poddając fermentacji 180 g glukozy, uzyskamy w wyniku tego procesu około 105 ml etanolu (oczywiście przy zachowanych odpowiednich warunkach produkcyjnych). Znając całkowitą objętość nastawu oraz zawartość etanolu (na podstawie wiedzy, ile nastaw zawierał cukru), możemy z łatwością policzyć moc napoju. Jeżeli nasz 10-litrowy nastaw zawiera pół litra etanolu, to wówczas (0,5l/10l*100%) stężenie etanolu wynosi 5% obj.

Czytając obliczenia, które są zawarte powyżej, można określić wymaganą ilość cukru w nastawie do uzyskania wspomnianej mocy. Kalkulację pozostawiam do sporządzenia we własnym zakresie. Napiszę tylko, że nasz nastaw powinien zawierać łącznie 859 gramów glukozy (co w przeliczeniu na stężenie w 10-litrowym nastawie równa się w zaokrągleniu 8,6 g/100 ml).

Wszystko jest o wiele prostsze, gdy do produkcji cydru dysponujemy sokiem 100% z kartonu, gdzie na opakowaniu producent deklaruje stężenie cukrów (dla uproszczenia powiedzmy, że wśród cukrów występuje wyłącznie glukoza). Sytuacja jednak się komplikuje, gdy zamiast kartonem soku odtworzonego z koncentratu dysponujemy własnoręcznie wyciśniętym moszczem z jabłek. Jak wówczas określić zawartość cukrów? Tego dowiemy się w drugiej części tego artykułu.

Adam Ludowski

Bibliografia:
1. Michał Mutniański – Jak robić wina owocowe i miody do picia, Warszawa 1906
2. Układ Okresowy Pierwiastków
3. Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 2 maja 2005 r. w sprawie szczegółowego sposobu wyrobu fermentowanych napojów winiarskich oraz metod analiz tych napojów do celów urzędowej kontroli pod względem jakości handlowej
4. Ustawa z dnia 25 lipca 2001 r. o wyrobie i rozlewie wyrobów winiarskich oraz obrocie tymi wyrobami
5. Rozporządzenie Komisji (WE) nr 606/2009 z dnia 10 lipca 2009 ustanawiające niektóre szczegółowe zasady wykonania rozporządzenia Rady (WE) nr 479/2008 w odniesieniu do kategorii produktów winiarskich, praktyk enologicznych i obowiązujących ograniczeń
6. Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 21 maja 2013 w sprawie szczegółowego wyrobu fermentowanych napojów winiarskich oraz metod analiz tych napojów do celów urzędowej kontroli w zakresie jakości handlowej
7. Rozporządzenie Komisji (UE) nr 118/2010 z dnia 9 lutego 2010 r. zmieniające rozporządzenie (WE) nr 900/2008 ustanawiające metody analizy i inne przepisy techniczne niezbędne do stosowania systemu przewozu niektórych towarów pochodzących z przetwórstwa produktów rolnych
8. http://pl.wikipedia.org/wiki/Etanol (informacja na temat gęstości etanolu)
9. http://pl.wikipedia.org/wiki/Fermentacja_alkoholowa (równanie reakcji fermentacji alkoholowej)

Dodaj komentarz przez FB