FERMENTAREA - pregatirea fermentatiei, drojdiile

FERMENTAREA

Definitia operatiei de fermentare.

Microorganismele - agenti ai fermentatiei
alcoolice.

Scopul operatiei de fermentare.

Conditiile de temperatura in care se
realizeaza fermentarea.

1. Caracterizarea operatiei

Fermentatia alcoolica reprezinta transformarea pe care o sufera unele zaharuri in alcool etilic dioxid dc carbon sub acfiunea unei enzime secretate de drojdii (zimaza).

C₆Hi₂O₆= 2C₂H_SOH + 2CO₂ + 23,5 calorii

Drojdiile se inmulfesc in timpul fermenta|iei. Aceste microorganisme apartin genului Saccharomyces, dintre care in continuare sunt prezentate cele mai utilizate dintre ele:

Aceste drojdii sunt foarte raspandite in natura, pe coaja fructelor in general, in nectarul florilor, in frunzele si scoarta copacilor, in lapte, etc.

In fermentajia alcoolica sunt, in general, folosite drojdiile de fermentare inalta, de tipul Sacch. cerevisiae si Sacch. ellipsoideus, Aceasta din urma prezinta interes impreuna cu Sacch, apiculatus, pentru fermentarea mustului de struguri si terciurilor de fructe.

Pentru o desfasurare normaia a procesului de fermentare in sensul obtinerii cantitatii maxime de alcool etilic, trebuie sa existe anumite conditii privind temperatura si reactia mediului

Temperatura optima este cuprinsa intre 22 si 30 C, iar pH-ul intre 3 si  In cazul unor temperaturi mai mari sau mai mici sau a unui pH in afara limitelor indicate, in procesul de fermentable se otiin cantitati mari de glicerina sau alte substante nedorite, ceea ce micsoreaza randamentul in alcool etilic. Fermentafia alcoolica este un proces anaerob se desfasoara in trei faze distincte:

Fermentatia preliminara

Cuprinde perioada in care are loc formarea si     dezvoltare;
drojdiilor.

Apar primele semne de efervescenta.

Aceasta faza a fermentatiei are loc in prezenta aerului.

Aceasta faza incepe la 24 ore de la mceputul
fermentatiei.

Zaharurile sub influenza drojdiilor se transforms in
alcool etilic si dioxid de carbon.

Temperatura trebuie menfinuta in intervalul 26-28°C,
pentru a evita distrugerea drojdiilor si oprirea fermentatiei.

Trebuie evitat contactul mediului    in fermentare cu
aerul, care in loc sa descompuna zaharul pana la alcool etilic,
produce oxidarea pana la apa §i dioxid de carbon.

Alcoolul care se formeaza are actiune inhibitoarea
asupra drojdiilor.

Pe masura cresterii cantitati de alcool procesul de
fermentare mcetineste si in majoritatea cazurilor inceteaza cand
in lichid se ajunge la o concentrate alcoolica de 15%.

Fermentatia ca proces natural se datoreaza activitatii drojdiilor care se gasesc pe pielitele fructelor si care prin strivirea acestora trec in borhot, dar poate fi provocata si artificial prin Insamantarea cu drojdii selectionate de laborator, obtiinandu-se astfel produse de calitate mai bune si cu un continut mai mare in alcool.

Pentru o fermentare artificiaia completa se trateaza borhotul de fructe cu dioxid de sulf lichid sau gazos. Drojdiile naturale care nu activeaza intr-un mediu toxic isi inceteaza activitatea, in schimb drojdiile selectionate adaugate isi vor incepe imediat activitatea.

In desfasurarea fermentatiei prezinta importanta si faptul ca datorita reactiei de transformare a zaharului, rezulta energie calorica in cantitate destul de mare, care in unele cazuri poate ridica temperatura peste cea normala. De aceea temperatura din masa materiei prime trebuie supravegheata in timpul fermentatiei astfel ca se se mentma in limitele optime desfasurarii fermentatiei alcoolice.

- Fermentajia preliminara trebuie sa fie activa fara a fi totusi)
prea rapida.

- Drojdia care declanseaza si continua procesul de
fermentare trebuie aleasa ca sS-si poata desfasura activitatea chiar tn|
prezenja altor drojdii daunatoare.

- Cantitatea de drojdii introdusa in terciul de fructe trebuie |
aleas cu grija pentru ca fermentatia sa se desfasoare normal.

- Temperatura necesara pentru inceperea fermentatiei si cea
care trebuie men^inuta in timpul fermentatiei, trebuie reglate dupa]
cantitatea de drojdii insaman£ate si dup& concentratia in zahar a terciului

- pH-ul la care se dezvolta intregul proces de fermentare
trebuie sa fie cuprins in intervalul 3-

2. Pregatirea si ritmul fermentatiei

Dupa zdrobire, fructele se introduc in vasele de fermentare si se preseaza bine pentru a nu exista goluri de aer in masa fructelor.

Ritmul de desfasurare a procesului de fermentare se urmareste facandu-se determinari 'privitor la temperatura materiei prime in fermentare si conjinutul in zahar.

La terciul de fructe procesul fermentatiei alcoolice se desfasoara incet in prima si a doua zi de la prelucrarea fructelor, creste in urmatoarele zile pentru a atinge un maximum, apoi scade din intensitate pana ce tnceteazS.

Confinutul in zahar scade pe masura ce fermentafia avanseaza. Ritmul fermentatiei se urmareste prin determinari refractometrice asupra zaharului din sucul de fructe.

3. Drojdiile - insamantarea terciului de fructe

In timpul fermentatiei drojdiile trebuie sa aiba condifii ca sa poata lupta impotriva drojdiilor daunatoare. Una din masurile cele mai eficace este curajirea cu grija a vaselor de fermentare de reziduurile de la lichidele sau borhoturile anterioare, reziduuri aderente la peretii vasului si care contin mari cantitati de drojdii daunatoare.

Pentru insamanjare se folosesc drojdii multiplicate in must. Cand concentratia in zahar a terciului de fructe este mai mare si cantitatea de drojdii care se adauga trebuie sa fie mai mare, pentru a obtine o fermentare completa.

De asemenea cantitatea de drojdii ce se insamanfeaza este strans legata de temperatura de incepere a fermentatiei. Cu cat temperatura este mai scazuta, cu atat cantitatea de drojdii necesare este mai mare.

Cu 10-15 zile inainte de a incepe culesul masiv al fructelor se culeg 30-40 kg, se zdrobesc, se separa samburii, iar pulpa se fierbe cca. 30 min. se separa lichidul fierbinte, care se introduce in sticle de 1 1,

Pregattirea culturii de drojdii selectionate

acoperite cu dopuri de vata sterilizata si capisoane de hartie. Dupa racirea lichidului, la aprox. 20°C, se desface capisonul de la fiola de drojdii selecfionate care se trece cu gatul prin flacara unei lampi de spirt si se pune pujina zeama in fiola. Se agita bine, lichidul se pune inapoi in sticla. Se repeta operajia de 3-4 ori pana se spala toata drojdia din fiola, apoi se acopera sticla care se pune la fermentat intr-o mcapere incalzitS (25° C).

Dupa 3-4 zile de fermentare, se toarna din continutul sticlei cate 40-50 cm³ in doua sticle cu zeama de fructe sterilizata, care se acopera si se lasa sa fermenteze. Dupa alte 2-3 zile zeama din sticlele inoculate fermenteaza complet. Din confinutul fiecarei sticle se toarna 40-50 cm³ in alte doua cu zeama de fructe sterilizata, obfinand in acest fel patru sticle cu maia care se lasa sa fermenteze complet { pana nu mai prezinta spuma la suprafaja).

Se culeg 120 kg fructe, se zdrobesc, se separa samburii, se fierbe pulpa de fructe, iar terciul fiert se pune intr-o cada de cca. 3000 1. Cand temperatura terciului din fundul cazii a scazut la 20°C, se introduce continutul celor patru sticle cu maia si se amesteca bine.

Fermenta|ia incepe destul de repede. Dupa 3-4 zile, cand fermentajia a
devenit mai putin violenta si spuma de la suprafata a scazut, se culeg
alte 900 kg fructe coapte, se zdrobesc, se separa' samburii, iar terciul se
pune in cada peste terciul fermentat, amestecand bine. Se lasa sa
fermenteze 4-5 zile, dupa care se umple cada cu fructe proaspete,
zdrobite. Dupa 10-12 zile intreaga cantitate este fermentata si ea va
constitui maiaua pentru insamantarea vaselor cu fructe.

Maiaua se foloseste in cantitate de 10%, deci cu cei 3000 1 maia se pot inocula trei vagoane de fructe zdrobite.

Temperatura optima si mentinerea ei

Temperatura in terciul de fructe variaza in functie de intensitatea procesului de fermentare si de temperatura mediului ambiant. Temperaturile maxime se inregistreaza de obicei dupa 3-5 zile sau chiar mai multe zile, in funcjie de temperatura mediului, masa de materie prima in fermenta£e si conjinutul acesteia in zahar.

Trebuie sa se tina cont de faptul ca temperatura optima la terminarea fermenta|iei este de 30°C, deoarece favorizeaza fenomenele care se produc in timpul fermentajiei secundare.

5. pH- ul optim si acidifierea mustului

Procesul de fermentare se desfasoara normal cand terciul de fructe are pH-ul cuprins intre 3 si 4, corespunzator unui mediu acid. Cand mediul de fermentare in care se introduc drojdiile nu are aciditatea necesara, este necesara acidifierea lui. Astfel, o proporjie de 0,2-1% acid lactic in mediul de fermentare favorizeaza inmul|irea drojdiilor. In locul acidului lactic se pot folosi si alti acizi, de exemplu acid sulfuric.

Acidifierea este necesarS, deoarece se impiedica dezvoltarea drojdiilor daunatoare, de asemeni acidifierea favorizeazS invertirea zaharozei. Zaharoza ca atare nu este fermentescibiia, pentru aceasta ea trebuie transformata in zahSr invertit.

Drojdiile poseda si ele capacitatea de a inverti, dar folosirea unui acid determina o invertire totala si rapida.

6. Prevenirea formarii CO₂ sub presiune si evitarea deprecierilor calitative prin acoperirea spatiilor de fermentare si depozitare a materiei prime

In timpul ferrnentajiei iau nastere mari cantitaji de CO2, care se degaja zgomotos datorita presiunii. Inceputul si sfarsitul fermentatiei, cat si intensitatea acesteia, se pot aprecia ascultind zgomotul produs.

Datorita presiunii provocate de degajarea dioxidului de carbon, la partea superioara a vaselor se formeaza un strat de materie prima nefermentata cu grosimea de 10-20 cm. Acest strat care poarta denumire de,,caciula'.

Acest strat este un mediu prielnic pentru dezvoltarei bacteriilor acetice, care produce, dupa ce se termin| degajarea dioxidului de carbon, transformarea une cantitaji de alcool in acid acetic.

Stratul de material impiedica degajarea treptata aj dioxidului de carbon si datorita presiunii in crestere, o| data cu dioxidul de carbon este antrenata si deci pierduta) si o parte din alcoolul etilic.

Pentru a inlatura aceste inconveniente este recomandat ca materia prima aflata in fermentatie sa fie amestecata, o data pe zi, cu lopeti sau amestecatoare de lemn. Prin aceasta masura se impiedica formarea ,,caciulii' si se accelereaza procesul de crestere si dezvoltare a drojdiilor, de asemeni este favorizata difuzarea in lichid a zaharului din celulele partilor de fructe care nu au fost bine zdrobite.

Vasele se acopera cu funduri de scandura, care prezinta un orificiu in care se monteaza palnia de fermentare. Palnia de fermentare este un dispozitiv in care se afla un lichid (de obicei apa) si care permite evacuarea dioxidului de carbon degajat.

Procedand in acest fel se evita pierderile mari ce s-ar produce prin evaporare sau prin patrunderea diferitelor microorganisme din exterior ce pot provoca alte fermentatii decat cea alcoolica.

Reducerea pierderilor ca urmare a acoperirii spatiilor de depozitare a materiilor prime are ca urmare cresterea cantitatii de alcool etilic cu 15-25%. Procentele cele mai mari de crestere se obtin la mere, pere, gutui si sunt mai mici in cazul fructelor cu pulpa moale (prune, cirese, visine).

Rachiuri naturale

Pregatire teoretica

Fig. 2 - Palnii de fermentare

7. Durata si stabilirea momentului terminarii fermentatiei

Din cercetari reiese ca durata fermentarii terciului de prune zdrobite, la temperatura de 15-22°C, este de 10-14zile.

Durata fermentatiei este mai redusa la terciurile de fructe de la care s-au separat samburii: 7-9 zile.

Folosirea culturilor de drojdii obisnuite sau selectionate permite reducerea duratei fermentatiei si cresterea randamentului in alcool etilic.

Momentul terminarii fermentatiei prezinta o deosebita important practica.

Stabilirea momentului de terminare a fermentatiei:

Determinarea confinutului in zahar: urmarind prin analize pe probe luate zilnic continutul de

zahar, se poate determina momentul cand acest continut ajunge la zero sau aproape de zero, ceea

ce indica terminarea fermentatiei;

Analiza senzoriala: se strang intre degete portiuni de pulpa de fructe din borhotul fermentat.

Daca ele nu mai opun rezistenta si ramane intre degete numai pielita fructului, fermentatia este

terminata. Aceasta se datoreaza faptului ca pulpa fructului a fost macerata si pere^ii celulelor

distru§i. In plus, borhoturile fermentate au un miros specific datorat alcoolului pe care il con^in.

Analiza refractometrica: se filtreaza partea lichida din proba de borhot prin hartie de filtru si se determina con^inutul in substan$ uscata si zahSr cu ajutorul refractometrului. Daca analizele

facute timp de 2-3 zile indica acela§i conjinut de substan^a uscata §i zahar, fermentatia poate fi

considerata terminata.

Metoda empirica: de determinare a momentului de sfar§it al fermentatiei dupa coborarea

,,caciulii de fermentare' ca urmare a incetarii degajarii dioxidului de carbon §i deci a diferitelor

zgomote sau bolboroseli din interiorul vasului, este imprecisa si nu se recomanda folosirea ei.

8. Spatii de fermentare si depozitare a materiei prime

Pentru fermentarea fructelor sunt folosite vase si spatii de forme si capacitati diferite. Rezultate bune se obtin daca, la fermentarea si depozitarea borhoturilor se folosesc spatii sau vase destinate numai , acestui scop.

Vasele sunt confecfionate din:

lemn de stejar, brad sau alte esenje si poarta denumirea de cazi sau tocitori,

beton- bazine.

Nu se folosesc vase din metal, deoarece sunt atacate de acizii din fructe s.i borhoturi, formandu-|se compusi chimici care impiedica fermentarea si altereaza produsul fermentat.

Capacitatea de dcpozitare reprezinta unut din factorii important pentru reusjta fermentatiei,! deoarece cantitatea mai mare sau mai mica de materie prima in masa compactata determina temperatura de fermentajie si volumul pierderilor. Astfel, folosind cazi de mare capacitate, temperatura va creste simtitor dar pierderile vor fi mici, iar folosirea cazilor de capacitate mica duce la pierderi mai mari in alcool. Pentru crearea unor conditii bune de fermentare se folosesc cazi cu capacitatea de 2000-5000 1.

Forma cea mai potrivita a cazilor care asigura o manipulare usoara a materiei prime si o temperatura optima in timpul fermentajiei este cea de trunchi de con, in special cu baza mare la partea de sus. In aceste cazi procesul de fermentare este mai rapid ca urmare a volumului mare de materie prima care este in contact cu aerul, favorizand dezvoltarea drojdiilor in prima faza a fermentatiei. Ele permit totodata marirea volumului la borhot in timpul iernii prin inghetare, fara a se deteriora. Pentru a evita pierderile mari in alcool etilic, ele se acopera cu capace din lemn. Pentru fermentarea sucurilor de| fructe se folosesc butoaie din lemn sau cazi inchise ca la mustul de struguri.

In afara vaselor din lemn se pot folosi si bazine din beton, asezate la suprafata solului, ingropate sau semiingropate, avind capacitatea de 1-4 vagoane. Bazinele sunt asezate si planseul astfel calculat,

incat pot fi folosite si ca rampa de descarcare si incarcare a vaselor de transport.

Vasele de transport vor fi pastrate in magazii sau sub soproane, deoarece lasate sub cerul liber, supuse actiunii vintului si soarelui vasele se usuca, intre doage apar spatii si repararea lor devine greoaie.

Dupa ce materia prima este evacuata din vase, acestea se spala bine in interior cu apa sau cu o solutie de lapte de var, tratament care impiedica aparitia mucegaiurilor si innegrirea doagelor. La pregatirea pentru o noua recolta, acestea se spala bine, cu solufie de var, dupa care se freaca cu o perie aspra. In acelasi mod se trateaza si bazinele din beton.

Inainte de a le umple cu fructe vasele se repara; se cerceteaza cu atenfie fiecare vas, se verifica doagele, cercurile si fundul. Apoi se verifica cu apa pentru a evita pierderile de materie prima, dupa care se curata si se dezinfecteaza. Urmeaza apoi curatirea si oparirea vaselor care au mai fost folosite. Vasele noi se curata printr-o spalare cu apa calda.

Repararea, curafirea si dezinfectarea bazinelor din beton se fac mainte de a le umple cu fructe pentru fermentare. Suprafata interioara a bazinelor se curata bine cu o perie de sarma si se spala, apoi se repara ceea ce este necesar. Se face o dezinfectie prin arderea a 10-12 g sulf pentru fiecare metru cub de capacitate.

Cuvinte cheie

Anaerob- organism capabil sa traiasca in absenfa oxigenului molecular liber,

Borhot- reziduu sau subprodus din industria alimentara, in stare lichida sau solida, care rezulta dupa extragerea alcoolului etilic.

Enzima- componenta de natura proteica, produsa de celula vie, care catalizeaza reactiile de sinteza si degradare din organismele animalelor, plantelor si microorganismelor.

Glicerina lichid incolor, care se amesteca cu apa in orice proportii.

Maia - suspensie de celule active intr-un mediu nutritiv, utilizata la declansarea proceselor fermentative.

pH- logaritm cu semn schimbat al concentratiei ionilor de hidrogen; are valori cuprinse intre 0 si 1 Valoare 7 corespunde unui mediu cu caracter neutru, valorile mai mici de 7 atesta caracterul acid al unei solufii, iar valorile mai mari de 7, caracterul bazic.

Sterilizare- procedeu de distrugere a microorganismelor si enzimelor dintr-un produs.

Zahar invertit - amestec echimolecular alcatuit din glucoza si fructoza, rezultat prin hidroliza zaharozei; este un produs siropos, solubil in apa, cu gust dulce.

Retineti

Fermentatia alcoolica reprezinta transformarea pe care o sufera unele zaharuri in alcool etilic si dioxid de carbon sub actiunea enzimelor.

TEST DE EVALUARE

l.Completafi spatiile libere:

a)    Fermentafia alcoolica reprezinta transformarea in

si dioxid de carbon sub actiunea unei enzime secretate de drojdii.

b)     Fazele fermentatiei alcoolice sunt: fermentatia preliminara,
fermentatia si fermentatia

c)         Drojdiile care produc fermentatia alcoolica apartin genului

2.1ncercuiti in dreptul afirmatiilor de mai jos litera A pentru raspuns adevarat si F pentru

raspuns fals.

A F      Temperatura optima la fermentare este de 30 C.

pH-ul optim la fermentare este cuprins intre 3 si

A F I ,,Caciuia' reprezinta stratul de sediment depus pe fundul vasului de fermentare.

3.Prezentafi neajunsurile cauzate de formarea ,,caciulii'.

Precizati care este rolul palniilor de fermentare.