Destylacja, czyli ile jest cukru (i alkoholu) w cydrze (część 2.)

W poprzednim artykule dowiedzieliśmy się, w jaki sposób możemy obliczyć przybliżoną zawartość etanolu w gotowym cydrze, gdy znamy stężenie cukru w soku jabłkowym 100%. A jakich obliczeń i pomiarów powinniśmy dokonać, jeśli to my wyciskamy moszcz ze świeżych jabłek? Jak wówczas określić stężenie cukru w nastawie i zawartość alkoholu w odfermentowanym napoju?

Na te pytania pomoże nam uzyskać odpowiedź druga część artykułu. , Jeśli chcemy uzyskać jak najdokładniejszy wynik, musimy pamiętać o kilku bardzo ważnych kwestiach. Większość ludzi, którzy mają pewne doświadczenie z domową produkcją napojów alkoholowych, wyposażona jest w gęstościomierz (cukromierz) czyli prosty przyrząd do określania gęstości cieczy. Głównym (procentowo) składnikiem każdego nastawu jest woda, jednak czym więcej zawiera on substancji rozpuszczonych, nielotnych, tym większa jest jego gęstość. Gęstościomierze, które są dedykowane do oznaczania zawartości ekstraktu w nastawach, wyskalowane są w odpowiednich jednostkach. Jednostka tą może być Blg- pochodna gęstości (Balling).

Zatem – czym większą gęstość nastawu oznaczmy, tym większą zawartość ekstraktu (w tym cukru) on zawiera. Jednak na ekstrakt składają się nie tylko cukry fermentujące, ale także inne substancje. Z jednej strony chcemy uzyskać napój alkoholowy, czyli stężenie cukru jest dla nas bardzo interesujące. Jednak patrząc na to pod innym kątem, to jak wyglądałby gotowy napój uzyskany wyłącznie z cukru, wody i pożywki dla drożdży? My chcemy uzyskać cydr, a cydr powstaje z soku jabłkowego, który zawiera także inne substancje. Jak z dużym przybliżeniem możemy określić stężenie ekstraktu całkowitego, cukru, ekstraktu bezcukrowego (ekstraktu całkowitego pomniejszonego o stężenie cukru) w nastawie oraz alkoholu w gotowym produkcie?

Oczywiście istnieją bardzo dokładne, laboratoryjne metody oznaczania zawartości cukrów, jednak są one drogie (chromatografia cieczowa) i czasochłonne (oznaczenie za pomocą klasycznej metody Luff-Schoorla trwa około 3 godzin). My jednak raczej nie dysponujemy odpowiednim wyposażeniem, dlatego wesprzemy się prostymi technikami i matematyką. Potrzebujemy do tego celu: cukromierz i sporządzone odpowiednie obliczenia. Musimy dokonać pomiaru ekstraktu całkowitego za pomocą cukromierza.

Cukromierz jest przyrządem wykonanym ze szkła, obciążonym na dnie odpowiednio dobranym balastem oraz zakończonym trzpieniem, zawierającym skalę prezentującą procentową zawartość ekstraktu. Pomiar należy wykonać, zanurzając cukromierz w wąskim naczyniu wypełnionym badanym nastawem. Pamiętajmy, że temperatura nastawu musi być odpowiednia (tzn. taka, w jakiej skalowano przyrząd do pomiaru). Poza tym ścianki cukromierza nie mogą dotykać ścianek naczynia, które jest wypełnione badanym roztworem. Odczytu dokonujemy, gdy nasze oczy są na wysokości kreski oznaczającej stężenie ekstraktu. Mierząc ekstrakt, określamy zawartość wszystkich substancji, których gęstość jest większa od 1 g/ml, zatem próbka nie może zawierać substancji lotnych tj. alkoholu, kwasów lotnych, a także dwutlenku węgla.

Więc do poprawnego przeprowadzenia oznaczenia potrzebujemy pozbawić próbkę substancji, które zafałszują (zaniżą) wynik. W tym celu musimy pobrać określoną ilość badanej substancji np. 500 ml, a następnie gotować całość do zmniejszenia objętości o 75%. Następnie uzupełniamy ubytek wodą destylowaną (do 500 ml), chłodzimy do wymaganej temperatury i przeprowadzamy pomiar. Temperatura wyższa od temperatury wyskalowania przyrządu również fałszuje wynik ze względu na zwiększoną objętość. Pamiętajmy, że oznaczenie ekstraktu bazuje na oznaczeniu gęstości tj. obie jednostki są pochodne względem siebie. Z lekcji fizyki pamiętamy przecież, że gęstość wyrażą się w jednostkach masy na jednostkę objętości. Jeśli jednostka objętości zmieni się, wtedy gęstość również ulegnie zmianie (zafałszowaniu), przez co odczytane stężenie ekstraktu będzie inne aniżeli rzeczywiste.

Pamiętajmy, że przy pomiarze ekstraktu nie mogą w próbce znajdować się żadne substancje stałe tj. drobinki miąższu czy zmętnienie drożdżowe. Próbka przed pomiarem musi więc być klarowna (poddana filtracji). W ten sposób oznaczyliśmy parametr pierwszy tj. ekstrakt całkowity. Jeśli wynik odczytamy jako 10 stopni Ballinga, wówczas możemy przyjąć, że nastaw badana substancja zawiera 100 g/l ekstraktu, innymi słowami mówiąc, 10% wagowych ekstraktu (prawie) równa się 100 g/l ekstraktu (mnożnik x10). Poprzez zastosowanie odpowiednich obliczeń (z wykorzystaniem tablicy zależności gęstość-ekstrakt – punkt 3 w bibliografii do artykułu) można ekstrakt oznaczyć jeszcze dokładniej. Jeżeli na cukromierzu odczytamy 10 stopni Ballinga, to badana ciecz zawiera 10% wagowych cukru czyli 10 g/100g. Według tablic stanowi to blisko 104 g/l ekstraktu. Jak widać, wygodniej zastosować po prostu mnożnik x10. Jak już wspomniałem, w skład ekstraktu całkowitego wchodzi przede wszystkim cukier.

Wyobraźmy sobie, że dysponujemy dwoma próbkami tj. nastawem odfermentowanym oraz nastawem słodkim tj. przed zadaniem drożdżami (najlepiej jest nastaw słodki poddać pasteryzacji, aby w jak najmniej zmienionej formie przeczekał fermentację drugiej próbki). Wówczas możemy dokonać dwóch pomiarów: ekstraktu przed fermentacją (g/l) i ekstraktu po fermentacji (g/l). Zawartości cukrów (przy zachowaniu odpowiednich zasad opisanych w artykule) można obliczyć, odejmując od ekstraktu całkowitego ekstrakt całkowity po fermentacji.

Bardzo ważne jest, aby nastaw został przefermentowany do końca tj. uwalnianie dwutlenku węgla przez rurkę fermentacyjną musi się zatrzymać. Oczywiście zatrzymanie nie może wynikać z obumarcia drożdży przez nieodpowiednie warunki fermentacji. Musi ono być skutkiem wyczerpania zapasu cukru do fermentacji i sedymentacji tych mikroorganizmów na dno naczynia. Dokonując powyższych obliczeń, uzyskujemy wynik stężenia cukru, który na opakowaniu soku jabłkowego 100% jest już podany.

Oczywiście większość tego artykułu, nie jest potrzebna, jeśli dysponujemy takim właśnie produktem, jednak w przypadku własnoręcznie wyciśniętego soku, sytuacja ulega zmianie, a zmiana ta wymaga skorzystania z zaprezentowanych technik i obliczeń. Pamiętajmy jednak, że uzyskany wynik nie będzie bardzo dokładny. Właśnie z tego względu wszelkie laboratoria, które chcą uzyskać wartość rzeczywistą, korzystają z drogich albo czasochłonnych metod. Po przeczytaniu tego artykułu możemy też samodzielnie policzyć moc przygotowanego cydru. Innym sposobem (bardzo dokładnym) na określenie mocy napoju jest jego destylacja w specjalistycznym laboratorium.

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