LABORATORIUM PROCESY FERMENTACYJNE

Wydział Biotechnologii i Nauk o Żywności

Biotechnologia

Semestr VI

Poniedziałek godz. 12¹⁵-16⁰⁰

Joanna Leśkiewicz
Ewa Majda
Adam Cuprek
Tomasz Dułka

ĆWICZENIE

TECHNOLOGIA I ANALIZA WINA

Część teoretyczna

Wino owocowe to napój alkoholowy uzyskiwany w wyniku fermentacji soku z owoców, która w tym przypadku jest nazywana procesem winifikacji. Proces ten jest bardzo skomplikowany i ulega modyfikacjom w zależności od producenta i rodzaju wina.

Istnieją setki odmian, smaków i rodzajów wina. Jego smak oraz bukiet zapachowy zależy od rodzaju owoców, sposobu ich uprawy, klimatu i ziemi, na której się je uprawia oraz od sposobu winifikacji.

Technologia wyrobu win owocowych zasadniczo nie różni się od technologii wyrobu win gronowych tzn. wyciśnięty moszcz owocowy zazwyczaj jest poddawany dodatkowym zabiegom przed przekazaniem go do fermentacji alkoholowej, przeprowadzanej najczęściej przy użyciu szlachetnych drożdży winnych. Fermentacja może być przeprowadzona bez dodatku drożdży, gdyż do wyciśniętego moszczu przedostają się drożdże z powierzchni owoców. Jednak ze względu na to, że na powierzchni owoców innych niż winogrona znajduje się ich zdecydowanie mniej w stosunku do szkodliwych bakterii, brak dodatku drożdży może negatywnie wpłynąć na proces fermentacji. W przypadku owoców, zazwyczaj konieczne staje się regulowanie zawartości cukrów przez dosłodzenie i/lub kwasów poprzez dodatek wody, moszczu z mało kwaśnych owoców, lub w przypadku moszczów mało kwaśnych jak. np. jabłkowy stosuje się dodatek kwasu cytrynowego, lub analogicznie moszczu z owoców kwaśnych jak np. porzeczek. Kolejnym dodatkiem do win owocowych, zwłaszcza mocnych produkowanych z silnie rozcieńczonych moszczów, jest tzw. pożywka dla drożdży, która zawiera sole azotowo-fosforowe. Po przeprowadzeniu fermentacji w butli (gąsiorze), beczce lub kadzi wino klaruje się, poddaje leżakowaniu i butelkowaniu. Czasem, by zapobiec zmętnieniu lub ponownej fermentacji, wino poddaje się procesowi utrwalania.

Znane metody utrwalania to:

• siarkowanie - dodaje się pirosiarczynu potasu lub inny związek, który w kontakcie z kwasami zawartymi w winie uwalnia SO2. Dwutlenek siarki ma działanie bakteriobójcze. Jest bardzo często stosowany w winiarstwie, zarówno jako konserwant, jak i do odkażania naczyń

• zwiększenie zawartości alkoholu - 16-procentowe stężenie działa konserwująco

• pasteryzacja

Niekiedy w procesie wyrobu win owocowych do moszczu dodaje się - zamiast cukru - miodu, co zbliża smak napoju do smaku miodów pitnych, trunku zastępującego w Europie północno-wschodniej wina gronowe. Powstały tak napój bywa nazywany winem miodowym. Stosuje się też czasem dodatki w postaci owoców jarzębiny, głogu i innych, dodających aromatu.

Etykietę z napisem "wino owocowe" nakleja się niekiedy na tanie mieszanki soków owocowych ze spirytusem (roztworem etanolu). Najczęściej wyroby te nic prócz procentowej zawartości alkoholu z winem nie mają wspólnego.

Teoretyczna podstawa obliczenia ilości wytwarzanego alkoholu w czasie fermentacji:

C₆H₁₂O₆ 2CO₂ + 2C₂H₅OH + Q

C₆H₁₂O₆

2CO₂ 2◦44

2C₂H₅OH 2◦46

Przeliczamy na cukru.

C₆H₁₂O₆ 2CO₂ + 2C₂H₅OH + Q

- 92

- x

Stąd x= etanolu. Czyli teoretycznie ze prostego cukru możemy uzyskać etanolu.

Gęstość etanolu ρ= 0,794 g/cm³ V= m/ρ=51,11/0,794=64,36 cm³ etanolu ze cukru.

Zakładamy jednak, że wydajność procesu jest 87%, dlatego uzyskujemy tylko 64,36cm³◦0,87=56 cm³.

Jeżeli na wytworzenie 56cm³ potrzeba cukru, to na 1cm³ etanolu potrzeba

100/56 =1,786 g cukru. W przeliczeniu sacharozę 0,95◦1,786=1,768g.

Z tego wynika, że na wytworzenie 1% obj. etanolu w 1dm³ potrzeba sacharozy.

Sprawdzenie zawartości cukru w naszym moszczu – aroniowym.

Pobraliśmy 20ml koncentratu i 180ml wody i wlaliśmy do cylindra. Otrzymaliśmy 10-krotne rozcieńczenie. Następnie oznaczyliśmy ekstrakt przy pomocy cukromierza Brix– 9,5 ⁰ Bx. Ponieważ rozcieńczenie było 10-krotne, otrzymujemy iż nasz ekstrakt ogólny wynosi -95⁰ Bx.

Obliczenie nastawu winiarskiego na 1dm³:

Chcemy otrzymać alkohol 12%. A naszym surowcem jest moszcz aroniowy.

- na wytworzenie 12% obj. Alkoholu potrzeba 12◦17=204g sacharozy.

- cukier wprowadzony z moszczem:

Zawartość ekstraktu normatywnego w moszczu z czarnej porzeczki to 13⁰ Bx.

13⁰ Bx -136,58 g/l (wartość odczytana z tablic)

Stąd wyliczamy cukier:

136,58◦0,5 (ponieważ cukry stanowią 50% moszczu) ◦0,95 (współczynnik przeliczenia na sacharozę)=64,875g/l

Zużycie moszczu na litr wynosi 60%, czyli z moszczem wnosimy:

64,875◦0,6=38,93 g sacharozy/litr moszczu

-Wyliczenie brakującego cukru (potrzebujemy 204g)

204 -38,93=165,07 g

Wykorzystując zależność, że 1kg cukru zajmuje czyli:

165,07◦0,6=99,042 ml.

BILANS nr1:

Moszcz: 600ml

Cukier: 165,07g = 99,042 ml

Drożdże:0,2 g

Woda: 1000 – 600 – 99,042=300,96 ml

BILANS nr2:

Moszcz:

1000ml -600ml

900ml - x

x=540 ml

Cukier:

1000ml – 165,07g

900ml - x

x=148,56g

Woda:

1000ml – 300,96ml

900ml - x

x=270,86ml

Rozcieńczenie ekstraktu:

Posiadamy koncentrat z aroni o ekstrakcie ogólnym 65⁰ Bx. Należy go rozcieńczyć tak by otrzymać ekstrakt normatywny 13⁰ Bx.

Ponieważ:

65g -100g 650g -1000g

130g – x g

Z proporcji mamy iż należy dodać x=200 g koncentratu. I do 1000g dopełnić wodą, tak to otrzymamy 1000g moszczu o ekstrakcie 13⁰ Bx .

Ze wzoru , gdzie

[g/ml]

moszczu

200g koncentratu - 952,1996 ml

x - 540ml

x=113,421g koncentratu należy odważyć i uzupełnić do540ml ,aby otrzymać moszczu aroniowego.

Otrzymywanie i analiza brzeczki laboratoryjnej

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest poznanie czasu scukrzania brzeczki laboratoryjnej.

Wykonanie zadania:

1.Otrzymywanie brzeczki laboratoryjnej

Przed przystąpieniem do analizy brzeczki zważyliśmy puste naczynko zacierowe. Następnie odważyliśmy 50 g zmielonego słodu i dodaliśmy go do naczynka, po czym dodaliśmy 200 ml wody destylowanej o temp ok. 47 °C. Naczynie wstawiliśmy do łaźni wodnej o temperaturze 47 °C na 30 minut , ciągle mieszając zawartość naczynia za pomocą mieszadła. Następnie przez ok. 25 minut podnosimy temperaturę do 70 °C ( 1 stopień na minutę). Po osiągnięciu przez łaźnię tej temperatury zostawiamy naczynko w łaźni na 1 godzinę.

2.Określanie czasu scukrzania

Po tym czasie zaczynamy określać stopień scukrzania. Mierzy się go co 5 minut pobierając bagietką ( po zatrzymaniu mieszadła) kroplę płynu z naczynka zacierowego, umieszczamy ją na porcelanowej płytce i mieszaliśmy z 0,02n roztworu jodu. Próby porównywaliśmy wobec próby kontrolnej zawierającej kroplę wody destylowanej i kroplę roztworu jodu. Próbę o barwie zbliżonej do barwy próby kontrolnej otrzymaliśmy w przedziale czasu 50-55 minut od rozpoczęcia pierwszego pomiaru.

Oznaczenie kwasowości ogólnej metodą z zastosowaniem błękitu bromotymolowego

Do oznaczenia pobraliśmy 50 ml wina, które podgrzaliśmy do temperatury 80^ºC na łaźni wodnej w celu odpędzenia CO₂ i SO₂. Następnie po podgrzaniu pobraliśmy do erlenmajerki 5 ml wina, dodaliśmy 5 kropli błękitu bromotymolowego oraz 25ml wody destylacyjnej. Mieszając miareczkowaliśmy mianowanym roztworem 0,1M NaOH do zmiany barwy na niebiesko-czarna.

Na miareczkowanie próby wstępnej zużyliśmy 4,5 ml NaOH.

Następnie po raz kolejny pobraliśmy do erlenmajerki 5 ml wina, dodaliśmy 5 kropli błękitu bromotymolowego i tym razem 30ml wody destylacyjnej. Mieszając miareczkowaliśmy mianowanym roztworem 0,1M NaOH do zmiany barwy na niebiesko-czarna

Na miareczkowanie badanej próby zużyliśmy 4,5 ml NaOH.

Do obliczenia kwasowości ogólnej wykorzystaliśmy wzór:

Kw. og =

gdzie: V – obj. roztworu NaOH [ml]

V₁ – obj. wina pobranego do analizy [ml]

M – miano roztworu NaOH

K – współczynnik przeliczeniowy na odpowiedni kwas

* kwas cytrynowy = 0,064

Kw. og =

Oznaczenie alkoholu w winie metodą destylacyjną

Do kolby miarowej odmierzyliśmy 100 ml wina i przenieśliśmy ilościowo do kolby destylacyjnej. Kolbę miarową, w której odmierzyliśmy wino przepłukaliśmy ok. 25 ml wody destylowanej i użyliśmy jako odbieralnik. Destylację prowadzaliśmy do momentu otrzymania ok75 ml destylatu. Zawartość odbieralnika uzupełniliśmy do kreski wodą destylowaną, a następnie w temperaturze 20^ºC, przy użyciu alkoholomierza Trallesa oznaczyliśmy zawartość alkoholu w % objętościowych.

Zawartość alkoholu wyniosła 7,2% objętościowych.

Oznaczenie alkoholu w winie na podstawie ubytku CO₂

Na podstawie ubytku masy kolby z nastawem wina aroniowego podczas procesu fermentacji obliczamy masę etanolu wytworzonego teoretycznie z równania reakcji.

Ubytek masy kolby z nastawem:

1695g – masa kolby w dniu zaszczepienia szczepem drożdży

1638g – masa kolby po tygodniowym procesie fermentacji

1695-1638= 57g masa wytworzonego CO₂

C₆H₁₂O₆

2CO₂ 2◦44

2C₂H₅OH 2◦46

C₆H₁₂O₆ 2CO₂ + 2C₂H₅OH + Q

z reakcji 88 g - 92 g

57g - x

Stąd x= $\frac{57 \bullet 92}{88} = 59,59\ $g etanolu, a po uwzględnieniu teoretycznej wydajności 87%:

59,59·0,87=51,84 g etanolu

Wiedząc ze gęstości etanolu d₄²⁰ = 0, 794 g/cm³ ,obliczam objętość etanolu z wzoru:

$V = \frac{m}{d} = \frac{51,84\ g}{0,794\ g/\text{cm}^{3}} = 65,29\ \text{cm}^{3}$

Z założenia że 1% obj. w 1 dm³ wina to 10 cm³ obliczam procentową zawartość etanolu w nastawie:

$\frac{65,29\ \text{cm}^{3}}{10{\ \text{cm}}^{3}}$= 6,53 % objętościowych etanolu

Wnioski:

Proces fermentacji nie został do końca zakończony przez co nie uzyskaliśmy odpowiedniej mocy naszego wina, która wcześniej sobie założyliśmy. Procentowa objętość etanolu obliczona na podstawie ubytku CO₂ (6,53 %) jest niższa od tej otrzymanej metodą destylacyjna (7,2 %). Przyczyna takiej dysproporcji może źle założona teoretyczna wydajność ( 87% ) skutkująca zaniżona wartością mocy wina.