مقدار اکسیژن مورد نیاز هنگام شروع تخمیر

تخمیر یک فرآیند بی‌هوازی است که به طور کلی نیازی به اکسیژن ندارد. با این حال، در مراحل اولیه تخمیر، حضور اکسیژن می‌تواند مفید باشد. اکسیژن در مراحل اولیه تخمیر برای رشد و تکثیر مخمرها ضروری است. مخمرها در حضور اکسیژن، به سرعت رشد و تکثیر می‌کنند و منابع مورد نیاز خود را برای مراحل بی‌هوازی بعدی آماده می‌کنند. پس از این مرحله، محیط تخمیر باید بی‌هوازی شود تا مخمرها به تولید الکل و دی‌اکسید کربن بپردازند.

مقدار اکسیژن مورد نیاز

1. هوادهی اولیه:

   • در شروع تخمیر، هوادهی محیط تخمیر برای مدت کوتاهی (معمولاً چند ساعت) انجام می‌شود تا اکسیژن کافی برای رشد و تکثیر مخمرها فراهم شود.
   • در صنعت آبجو و شراب‌سازی، مقدار اکسیژن مورد نیاز معمولاً بین 8 تا 10 ppm (قسمت در میلیون) برای محیط تخمیر است.
   • در مقیاس خانگی، این کار می‌تواند با تکان دادن شدید مخلوط تخمیر یا استفاده از یک پمپ هوا و سنگ هوا (airstone) انجام شود.

2. انتقال به شرایط بی‌هوازی:

   • پس از اینکه مخمرها به اندازه کافی تکثیر شدند و جمعیت مناسبی از آنها ایجاد شد، تخمیر باید به شرایط بی‌هوازی منتقل شود.
   • در این مرحله، باید مراقب بود که اکسیژن اضافی به محیط تخمیر وارد نشود، زیرا می‌تواند باعث اکسیداسیون نامطلوب و تولید طعم‌های نامطلوب در محصول نهایی شود.

اهمیت هوادهی اولیه

1. رشد و تکثیر مخمر:

   • اکسیژن برای سنتز اسیدهای چرب و استرول‌ها که برای رشد سلولی مخمرها ضروری هستند، مورد نیاز است. این ترکیبات نقش مهمی در تقویت غشای سلولی مخمرها دارند و به آنها کمک می‌کنند که در شرایط بی‌هوازی عملکرد بهتری داشته باشند.

2. شروع قوی‌تر تخمیر:

   • مخمرهای سالم و فعال با رشد مناسب، می‌توانند فرآیند تخمیر را سریع‌تر و با کارایی بیشتری آغاز کنند. این امر به کاهش خطر آلودگی‌های میکروبی کمک می‌کند و کیفیت محصول نهایی را بهبود می‌بخشد.

نتیجه‌گیری

در آغاز تخمیر، حضور اکسیژن به میزان کافی برای رشد و تکثیر مخمرها ضروری است. مقدار اکسیژن مورد نیاز معمولاً بین 8 تا 10 ppm است که می‌تواند با هوادهی اولیه تأمین شود. پس از این مرحله، تخمیر باید به شرایط بی‌هوازی منتقل شود تا مخمرها به تولید الکل و دی‌اکسید کربن بپردازند. هوادهی اولیه مناسب، به شروع قوی‌تر تخمیر و بهبود کیفیت محصول نهایی کمک می‌کند.

 

---

مقدار اکسیژن محلول در آب به ppm (پارت میلیون) نیز می‌تواند بیان شود. برای اکسیژن محلول، 1 ppm معادل 1 میلی‌گرم اکسیژن محلول در هر لیتر آب است. بنابراین:

• در آب شیرین:

  • در دمای 0 درجه سانتی‌گراد: حدود 14.6 mg/L یا ppm
  • در دمای 10 درجه سانتی‌گراد: حدود 11.3 mg/L یا ppm
  • در دمای 20 درجه سانتی‌گراد: حدود 9.1 mg/L یا ppm
  • در دمای 30 درجه سانتی‌گراد: حدود 7.6 mg/L یا ppm

• در آب دریا:

  • در دمای 0 درجه سانتی‌گراد: حدود 11 mg/L یا ppm
  • در دمای 10 درجه سانتی‌گراد: حدود 8.8 mg/L یا ppm
  • در دمای 20 درجه سانتی‌گراد: حدود 7.5 mg/L یا ppm
  • در دمای 30 درجه سانتی‌گراد: حدود 6.5 mg/L یا ppm

این اعداد نشان‌دهنده میزان اکسیژن محلول در آب به واحد ppm است که استفاده شده است.

انواع قند ها

قندها (شکرها) به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند: قندهای ساده (مونوساکاریدها) و قندهای پیچیده‌تر (دی‌ساکاریدها و پلی‌ساکاریدها). در اینجا فهرستی از انواع مختلف قندها آورده شده است:

1. مونوساکاریدها (قندهای ساده)

• گلوکز (Glucose): قند اصلی که در خون انسان وجود دارد و منبع اصلی انرژی برای سلول‌ها است.
• فروکتوز (Fructose): قند موجود در میوه‌ها و عسل.
• گالاکتوز (Galactose): معمولاً در شیر و محصولات لبنی یافت می‌شود و در ترکیب با گلوکز، لاکتوز را تشکیل می‌دهد.

2. دی‌ساکاریدها (دو مولکول قند)

• ساکارز (Sucrose): ترکیبی از گلوکز و فروکتوز که به عنوان قند معمولی یا قند سفره شناخته می‌شود.
• لاکتوز (Lactose): ترکیبی از گلوکز و گالاکتوز که در شیر و محصولات لبنی وجود دارد.
• مالتوز (Maltose): ترکیبی از دو مولکول گلوکز که در غلات و محصولات مالت وجود دارد.
• ترهالوز (Trehalose): ترکیبی از دو مولکول گلوکز که در قارچ‌ها و برخی حشرات یافت می‌شود.

3. اولیگوساکاریدها (چند مولکول قند)

این دسته شامل ترکیباتی با 3 تا 10 واحد مونوساکارید هستند. برخی از اولیگوساکاریدهای معروف عبارتند از:

• رافینوز (Raffinose): ترکیبی از گلوکز، فروکتوز و گالاکتوز که در حبوبات و برخی سبزیجات یافت می‌شود.
• استاکیوز (Stachyose): ترکیبی از گلوکز، فروکتوز و دو مولکول گالاکتوز که در حبوبات یافت می‌شود.

4. پلی‌ساکاریدها (بسیار مولکول قند)

پلی‌ساکاریدها زنجیره‌های بلندی از واحدهای قند هستند. برخی از پلی‌ساکاریدهای معروف عبارتند از:

• نشاسته (Starch): زنجیره‌های بلندی از گلوکز که در سیب‌زمینی، ذرت و غلات یافت می‌شود.
• گلیکوژن (Glycogen): شکل ذخیره‌ای گلوکز در بدن انسان و حیوانات.
• سلولز (Cellulose): زنجیره‌های بلند گلوکز که در دیواره‌های سلولی گیاهان وجود دارد و به عنوان فیبر غذایی شناخته می‌شود.
• کیتین (Chitin): زنجیره‌های بلند گلوکز که در اسکلت خارجی حشرات و دیواره سلولی قارچ‌ها یافت می‌شود.

نتیجه‌گیری

این قندها نقش‌های مختلفی در بدن و در طبیعت دارند، از تأمین انرژی گرفته تا ساختارهای سلولی و فیبرهای غذایی. درک این تنوع به ما کمک می‌کند تا بهتر بفهمیم چگونه غذاها و تغذیه می‌توانند بر سلامت ما تأثیر بگذارند.

مخمر های بدون تولید الکل

در دنیا مخمرهایی وجود دارند که می توانند تخمیر را انجام دهند اما الکل تولید نکنند.

این نوع مخمرها به عنوان "مخمرهای غیر الکلی" یا "مخمرهای جایگزین الکل" شناخته می شوند. آنها فرآیند تخمیر را مشابه مخمرهای معمولی انجام می دهند، اما به جای تبدیل قندها به الکل، آنها را به محصولات نهایی دیگری مانند اسیدهای آلی، طعم دهنده ها یا ترکیبات مغذی تبدیل می کنند.

کاربردهای مخمرهای غیر الکلی:

• تولید مواد غذایی و نوشیدنی:
  • از مخمرهای غیر الکلی می توان برای تولید طیف وسیعی از محصولات غذایی و نوشیدنی مانند ماست، پنیر، کفیر، کومبوجا، آب میوه و نوشیدنی های تخمیری بدون الکل استفاده کرد.
• تولید سوخت زیستی:
  • برخی از مخمرهای غیر الکلی می توانند قندها را به سوخت های زیستی مانند اتانول یا بیوتانول تبدیل کنند.
• تولید مواد شیمیایی:
  • از مخمرهای غیر الکلی می توان برای تولید مواد شیمیایی مختلف مانند اسید لاکتیک، اسید سیتریک و گلیسرول استفاده کرد.

انواع مخمرهای غیر الکلی:

• مخمرهای اسید لاکتیک:
  • این نوع مخمرها قند را به اسید لاکتیک تبدیل می کنند که به آنها طعم ترش و تند می دهد.
  • از مخمرهای اسید لاکتیک در تولید ماست، پنیر، کفیر و سایر محصولات تخمیری لبنی استفاده می شود.
• مخمرهای استون:
  • این نوع مخمرها قند را به استون و اتانول تبدیل می کنند.
  • از مخمرهای استون می توان برای تولید حلال ها و همچنین برخی از مواد شیمیایی استفاده کرد.
• مخمرهای بتانول:
  • این نوع مخمرها قند را به بتانول تبدیل می کنند که نوعی الکل است که می تواند به عنوان سوخت زیستی استفاده شود.
• مخمرهای گلیسرول:
  • این نوع مخمرها قند را به گلیسرول تبدیل می کنند که یک ماده شیمیایی با کاربردهای مختلف صنعتی است.

ملاحظات:

• مخمرهای غیر الکلی به طور کلی ضعیف تر از مخمرهای معمولی هستند و فرآیند تخمیر را به آرامی انجام می دهند.
• برخی از مخمرهای غیر الکلی ممکن است طعم یا بوی نامطبوعی به محصولات نهایی بدهند.
• برای استفاده از مخمرهای غیر الکلی در تولید مواد غذایی یا نوشیدنی، مهم است که از نوع مناسب مخمر و شرایط تخمیر صحیح استفاده شود.

میزان اضافه کردن شکر به واش

برای تهیه واش (ورز) به منظور تقطیر شراب با بیشترین درصد الکل، باید تعادل مناسبی بین میوه و شکر رعایت کنید. فرآیند کلی به این صورت است:

1. انتخاب میوه:

   • برای تهیه شراب، از میوه‌هایی مانند انگور، سیب، گلابی، آلو، یا میوه‌های مشابه استفاده می‌شود.
   • میوه‌ها را به خوبی بشویید و سپس له کنید تا به شکل پالپ (خمیر) درآید.

2. اضافه کردن شکر:

   • میزان شکر افزوده شده به میوه، بستگی به میزان قند طبیعی موجود در میوه و همچنین میزان الکل مورد نظر دارد.
   • برای محاسبه دقیق، باید از یک هیدرومتر یا رفراکتومتر استفاده کنید تا قند موجود در مخلوط را اندازه‌گیری کنید.

دستورالعمل عمومی:

• اندازه‌گیری قند طبیعی میوه:
  • ابتدا قند طبیعی موجود در میوه را اندازه‌گیری کنید. برای مثال، انگور معمولاً دارای حدود 16-24 درصد قند است.
• محاسبه شکر مورد نیاز:
  • به طور کلی، هر 1 کیلوگرم شکر افزوده شده به مخمر، تقریباً می‌تواند 0.6 لیتر الکل تولید کند.
  • برای مثال، اگر 10 کیلوگرم میوه با 20 درصد قند دارید، حدود 2 کیلوگرم قند طبیعی در آن میوه‌ها وجود دارد.
  • اگر بخواهید درصد الکل بیشتری داشته باشید، باید شکر اضافه کنید. معمولاً برای هر 10 لیتر مخمر، می‌توانید بین 1 تا 2 کیلوگرم شکر اضافه کنید.

مثال:

• مخلوط میوه و شکر:
  • 10 کیلوگرم انگور (20 درصد قند)
  • قند موجود: 2 کیلوگرم
  • اگر بخواهید الکل بیشتری داشته باشید، می‌توانید 2 کیلوگرم شکر اضافه کنید.
• مراحل:
  1. میوه‌ها را له کنید و در یک مخزن قرار دهید.
  2. شکر را در آب حل کنید و به مخلوط میوه اضافه کنید.
  3. مخمر را اضافه کنید و اجازه دهید فرآیند تخمیر آغاز شود.

نکات مهم:

• کنترل دما: دمای مناسب برای تخمیر معمولاً بین 18-24 درجه سانتی‌گراد است.
• زمان تخمیر: فرآیند تخمیر معمولاً بین 7 تا 14 روز طول می‌کشد.
• تست قند: در طول تخمیر، با استفاده از هیدرومتر، سطح قند را چک کنید تا مطمئن شوید تخمیر به درستی انجام می‌شود.

این دستورالعمل‌ها به شما کمک می‌کند تا واش مناسبی برای تقطیر شراب با درصد الکل بالا تهیه کنید.

 

محاسبه درصد الکل (ABV - Alcohol by Volume):

• با استفاده از فرمول زیر می‌توانید درصد الکل را محاسبه کنید:

ABV(%)=(OG−FG)×131.25\text{ABV} (\%) = (\text{OG} - \text{FG}) \times 131.25ABV(%)=(OG−FG)×131.25

مثال:

فرض کنید چگالی اولیه (OG) 1.080 و چگالی نهایی (FG) 1.010 باشد. محاسبات به شکل زیر خواهد بود:

1. محاسبه تغییر چگالی:

   OG−FG=1.080−1.010=0.070\text{OG} - \text{FG} = 1.080 - 1.010 = 0.070OG−FG=1.080−1.010=0.070

2. محاسبه درصد الکل:

   ABV(%)=0.070×131.25=9.19%\text{ABV} (\%) = 0.070 \times 131.25 = 9.19 \%ABV(%)=0.070×131.25=9.19%

بنابراین، درصد الکل در شراب شما تقریباً 9.19 درصد خواهد بود.

 

 

فرمول محاسبه درصد الکل بر اساس وزن قند:

هر 1 کیلوگرم قند (ساکاروز) تخمیر شده تقریباً 0.6 لیتر الکل تولید می‌کند. از این رابطه می‌توان برای محاسبه درصد الکل استفاده کرد.

فرمول محاسبه:

ABV(%)=(وزن قند تخمیر شده (کیلوگرم)×0.6حجم نهایی مایع (لیتر))×100\text{ABV} (\%) = \left( \frac{\text{وزن قند تخمیر شده (کیلوگرم)} \times 0.6}{\text{حجم نهایی مایع (لیتر)}} \right) \times 100ABV(%)=(حجم نهایی مایع (لیتر)وزن قند تخمیر شده (کیلوگرم)×0.6​)×100

مثال:

فرض کنید شما 5 کیلوگرم شکر به 20 لیتر آب اضافه کرده‌اید و تمام قند تخمیر شده است. درصد الکل تولید شده را محاسبه می‌کنیم.

1. محاسبه مقدار الکل تولید شده:

   مقدار الکل (لیتر)=5 کیلوگرم شکر×0.6=3 لیتر الکل\text{مقدار الکل (لیتر)} = 5 \text{ کیلوگرم شکر} \times 0.6 = 3 \text{ لیتر الکل}مقدار الکل (لیتر)=5 کیلوگرم شکر×0.6=3 لیتر الکل

2. محاسبه درصد الکل:

   ABV(%)=(3 لیتر الکل20 لیتر مایع)×100=15%\text{ABV} (\%) = \left( \frac{3 \text{ لیتر الکل}}{20 \text{ لیتر مایع}} \right) \times 100 = 15 \%ABV(%)=(20 لیتر مایع3 لیتر الکل​)×100=15%

بنابراین، درصد الکل موجود در محلول نهایی تقریباً 15 درصد خواهد بود.

نکات مهم:

• تخمین دقیق: این فرمول تخمینی است و فرض می‌کند که تمام قند اضافه شده تخمیر می‌شود. در عمل، همیشه مقداری از قند به طور کامل تخمیر نمی‌شود و ممکن است مقداری از قند در مایع باقی بماند.
• عوامل دیگر: نوع مخمر، دما و شرایط تخمیر می‌تواند بر کارآیی تخمیر و درصد الکل نهایی تأثیر بگذارد.
• اندازه‌گیری دقیق: برای اندازه‌گیری دقیق‌تر، از ابزارهایی مانند هیدرومتر یا رفراکتومتر استفاده کنید و چگالی اولیه و نهایی را اندازه‌گیری کنید.

با استفاده از این فرمول ساده، می‌توانید به طور تقریبی درصد الکل موجود در نوشیدنی خود را بر اساس وزن قند محاسبه کنید.