Fermentacja w ujęciu quasi-kinetycznym

Jak działają różne rodzaje drożdży. Które wybrać do naszego nastawu. Warunki prowadzenia fermentacji.

Autor tematu
Kaleson
2
Posty: 2
Rejestracja: piątek, 8 mar 2013, 14:38
Otrzymał podziękowanie: 12 razy

Post autor: Kaleson »

Ze względu na moje chemiczne zacięcie przedstawiam wyniki domowych badań, których się podjąłem. Mam nadzieję, że mój wywód jest logiczny, a odrobina humoru nie nazbyt sztywna ;-) Życzę miłej lektury.

Patrząc na sumaryczne równanie fermentacji w postaci:

C12H22O11 (sacharoza) + H2O ----glikoliza----> 4 C2H5OH (psota) + 4 CO2 (komin)

możemy zauważyć, że z jednej cząsteczki cukru otrzymujemy 4 cząsteczki etanolu i tyleż samo cząsteczek dwutlenku węgla. Na masę przekłada to się tak, że z 342 g (masa molowa sacharozy) dostajemy 184 g etanolu i 176 g. Przeliczając, drożdże przerabiają nam kilogram białego cukru na 538 g etanolu i 514 g CO2, w przybliżeniu pół na pół. Ubytek węgla, który zamiast przeistaczać się w dobro, ucieka nam kominem, przyczyniając się pewnikiem do wzrostu, i tak już lawinowo postępującego, efektu cieplarnianego :evil:, jest znaczący na tyle, że ważenie fermentatora może być dobrym wskaźnikiem postępu jak i zakończenia fermentacji. Przykładowo - nastaw typu 1410, ważący na starcie 5,1 kg netto, odmelduje nam się teoretyczną utratą 514 g właśnie, czyli ok. 10%, co można wystarczająco dokładnie zmierzyć przeciętną elektroniczną wagą kuchenną, ewentualnie łazienkową w przypadku nastawów w beczkach.
Aby zbadać, jak w czasie zmienia się postęp fermentacji przygotowałem nastaw z 18 kg cukru białego, 51.8 l wody i wsypałem dwie paczki mieszanki Gozdawa 1410. Na starcie miałem więc równe 70.0 kg netto nastawu, który co jakiś czas stawiałem na wadze łazienkowej o dokładności pomiaru 0.1 kg. Ubytek masy, związany z wydzielaniem dwutlenku węgla przeliczyłem na procent skonsumowanego cukru w oparciu o równanie reakcji. Wartości te zostały odłożone na osi Y wykresu, który zamieszczam. Na osi X znajduje się czas liczony od momentu wsypania drożdży. Wygląda to następująco:
wykres.jpg
W trakcie mniej więcej pierwszej doby następuje, w bardzo dobrym przybliżeniu, wykładniczy wzrost konsumpcji cukru ze względu na aktywację coraz to większej ilości drożdży, namnażanie się ich oraz wzrost temperatury (fragment wykresu od zera do punktu zaznaczonego pierwszym czerwonym kółkiem). Na tą fazę przypada ponad 35% skonsumowanego cukru. Po burzliwej inicjacji następuje ustabilizowanie procesu. Ze względu na dostatek pożywienia konsumpcja cukru jest stała w czasie przez kolejną dobę. Drożdże wcinają cukier w tempie ok. 250 g/h, na wykresie odpowiada to prostej pomiędzy punktami pomiarowymi wziętymi w czerwone kółka. Po drugiej dobie mamy prawie 65% skonsumowanego cukru. Zaczyna się trzecia doba, stężenie cukru maleje, w związku z czym trudniejszy staje się do niego dostęp. Ponadto, pożądany przez nas metabolit zaczyna podtruwać naszą dzielną armię. Dochodzi do buntu w szeregach wojsk, tempo konsumpcji cukru zaczyna, znów w bardzo dobrym przybliżeniu, spadać w tempie logarytmicznym. Przerobienie ostatniej partii cukru zajmuje ponad 3 doby, pada ostatni żołnierz, ostatnie ważenie, notujemy odfermentowanie na poziomie 96%.
Metoda, którą przedstawiłem jest bardzo użyteczna. Dzięki znajomości relacji masowej możemy określić % odfermentowania cukru w dowolnym czasie z dużą dokładnością, a także stężenie procentowe cukru, jak i alkoholu w każdym momencie procesu. Wadą jest to, że stosuje się jedynie do nastawów cukrowych, gdzie z dużą dokładnością możemy określić początkowe ilości substratów. Niemniej uważam, że przedstawione wyniki, które pozwalają spojrzeć na wspólny dla wszystkich forumowiczów proces w sposób bardziej liczbowy, mogą okazać się dla co niektórych bardzo użyteczne :-)
Nie masz wymaganych uprawnień, aby zobaczyć pliki załączone do tego posta.
koncentraty wina

Szlumf
2000
Posty: 2379
Rejestracja: czwartek, 9 maja 2013, 22:40
Podziękował: 629 razy
Otrzymał podziękowanie: 583 razy
Re: Fermentacja w ujęciu quasi-kinetycznym

Post autor: Szlumf »

Mocne wejście jak na pierwszy post na forum :klaszcze: .
Aż się prosi o kontynuację badań.
Dla mnie bardzo interesujące by było zbadanie Twoim sposobem wpływu prawidłowego dawkowania pożywek na fermentację - posty kolegi Inblue. Oczywiście dla różnych drożdży. Może się okazać, że zwykłe drożdże (nie turbo) przy odpowiednim dawkowaniu pożywek dorównują tempem turbo a dają lepszy produkt bo pożywki nie są dawane jednorazowo na początku lecz zgodnie z potrzebami.
Może nawiążesz kontakt z Inblue i wspólnie opracujecie jakiś eksperyment lub całą serię?
Awatar użytkownika

lesgo58
5000
Posty: 5230
Rejestracja: poniedziałek, 18 kwie 2011, 13:31
Krótko o sobie: "...coqito ergo sum..."
Status Alkoholowy: Amator Domowych Trunków
Lokalizacja: Land Krzyżaków. Pogranicze Prus wschodnich.
Podziękował: 1292 razy
Otrzymał podziękowanie: 2743 razy
Re: Fermentacja w ujęciu quasi-kinetycznym

Post autor: lesgo58 »

@Kaleson
Po prostu wejście smoka... :klaszcze:
Na sąsiednim forum jest kolega, który sprawdza postęp fermentacji mierząc uwalniany CO2. Robi to za pomocą licznika gazu. Metoda równie praktyczna co dająca pewność czy nastaw przefermentował w całości.
Nie wiem jak z owocówkami i zbożówkami, ale cukrówka jest raczej powtarzalna i przez to łatwiejsza w obliczeniu i kontroli.
Pozostaję: otwarty, elastyczny i ciekawy.
TEORIA jest wtedy gdy wszystko wiemy i nic nie działa
PRAKTYKA jest wtedy gdy wszystko działa a my nie wiemy dlaczego
My łączymy Teorię z praktyką czyli nic nie działa i nikt nie wie dlaczego

Autor tematu
Kaleson
2
Posty: 2
Rejestracja: piątek, 8 mar 2013, 14:38
Otrzymał podziękowanie: 12 razy
Re: Fermentacja w ujęciu quasi-kinetycznym

Post autor: Kaleson »

@lesgo58
Każda metoda ma swoje plusy i minusy. Minusem mojej oczywiście jest to, że trzeba ten zbiornik co jakiś czas dźwignąć i postawić na wagę. Idealnym rozwiązaniem byłaby waga, na której zbiornik mógłby stać cały czas i która dokonywała by odczytu i zapisu wyniku co godzinę, wtedy mielibyśmy piękną pełną krzywą. Plusem oczywiście jest to, że nie jest wymagana kalibracja oraz niewrażliwość na czynniki typu temperatura, ciśnienie czy para wodna w gazie, które trzeba uwzględnić przy gazomierzu przepływowym.

@Szlumf
Na pewno zaproponowane przez Ciebie studium byłoby bardzo interesujące i znalezienie sposobu jak w czasie dawkować jaką pożywkę dla danego rodzaju drożdży pozwoliłoby zoptymalizować warunki pracy dla drożdży i otrzymywać lepszy produkt przed przystąpieniem do rektyfikacji :-) Jest tu jednak sporo zmiennych, niemniej postaram się w wolnym czasie zaplanować jakiś eksperyment, z którego wyciągnie się najwięcej informacji najmniejszym nakładem prób i pracy. I zrobię to oczywiście w mniejszej skali, aniżeli preparatywnej ;-)

Dziękuję za zainteresowanie tematem, postaram się rozwijać ten wątek :-)
ODPOWIEDZ

Wróć do „Drożdże i fermentacja”