Углеводы в самогоноварении
Для подавляющего большинства людей слово «сахар» ассоциируется с белым порошком, состоящим из небольших кристаллов, имеющих сладкий вкус.
На самом деле сахар — это одна из разновидностей углеводов, имеющих огромное пищевое значение для человека.
Сахар — это бытовое название сахарозы (C12H22O11), вырабатываемой из сахарного тростника и сахарной свеклы. В организме человека сахароза под действием гормона инсулина, вырабатываемого поджелудочной железой расщепляется на легкоусвояемые углеводы (моносахара) глюкозу и фруктозу, которые потом поступают в кровоток и являются основным продуктом питания нервной системы и в первую очередь головного мозга. Глюкоза обеспечивает более половины энергетических затрат организма и её нормальная концентрация в крови составляет 80-120 миллиграммов в 100 миллилитрах (0,08~0,12 %). Глюкоза обладает способностью поддерживать барьерную функцию печени против токсических веществ.
Сахар изобрели в древней Индии. Тогда он представлял собой коричневые крупинки (коричневый сахар) — нерафинированный тростниковый сахар, который изготавливали методом уваривания сиропа. Сегодня производители коричневого сахара позиционируют его как элитный, экологически чистый и дорогой продукт. На самом деле он более вредный (содержит примеси) и более калорийный.
В России собственное производство сахара из сахарной свеклы начало зарождаться 200 лет назад. В те времена сахар считался предметом роскоши и был доступен только богатым людям. За последнее столетие употребление сахара выросло с 2 кг до 37 кг на человека в год.
Для справки: 1 чайная ложка вмещает 4 г сахара, в котором содержится 16 ккал.
Виды углеводов
В природе существует довольно обширный перечень углеводов (соединений углерода и воды), которые являются неотъемлемым компонентом клеток и тканей всех представителей растительного и животного мира, по массе составляя основную часть органического вещества на Земле. Углеводы составляют около 80 % сухой массы растений и около 3 % сухой массы животных. Для усвоения животными организмами крахмалы расщепляются до простейших сахаров, а в растениях углеводы образуются в результате фотосинтеза.
Основными представителями углеводов являются:
Моносахариды — простейшие углеводы (самая простая форма сахара) из которых синтезируются дисахариды, олигосахариды и полисахариды. Из моносахаридов в природе наиболее распространены глюкоза и фруктоза — структурные единицы многих дисахаридов (мальтоза, сахароза и лактоза) и полисахаридов (целлюлоза, крахмал).
Полисахариды — класс сложных высокомолекулярных углеводов основными, из которых являются крахмал и целлюлоза (клетчатка). Природные полисахариды служат основными источниками моносахаридов.
Дисахариды — сложные углеводы, которые являются одним из основных источников углеводов в рационе человека и животных. Самым распространённым дисахаридом является сахароза (тростниковый или свекловичный сахар), также она содержится в большом количестве в различных овощах, фруктах и ягодах. Сахароза состоит из глюкозы и фруктозы.
Углеводы в производстве этилового спирта
Существует 2 основных способа получения этилового спирта — синтетический (гидратация этилена) и микробиологический (спиртовое брожение).
Про синтетическую технологию мы даже и говорить не будем. Она заключается в том, что газ этилен нагревается до высокой температуры при повышенном давлении и в присутствии кислотных катализаторов. В таких условиях происходит химическая реакция, превращающая этилен в этиловый спирт. Данная технология производства этанола доступна только в промышленных масштабах.
Микробиологическая технология производства этанола заключается в дрожжевом брожении углеводного сырья. Её можно условно разделить на две ветви: гидролизное производство и получение этилового спирта из пищевого сырья.
При гидролизной технологии спирт производят из сырья содержащего целлюлозу (древесина, солома и т.п.), которую предварительно гидролизуют. В результате гидролиза образовывается смесь из моносахаридов (простых сахаров) пентоза и гексоза, которые потом подвергают спиртовому брожению. Спирт, изготовленный по данной технологии, называется гидролизный или технический и используется обычно в технических целях, например в качестве топлива или растворителя в химической промышленности.
При использовании для производства этанола пищевого сырья применяется следующие технологии: первая более простая – сбраживание сахаросодержащего сырья, вторая более сложная, но более дешевая – сбраживание крахмалистого сырья.
При сбраживании крахмалсодержащего сырья последовательность такая:
- Сырье, содержащее крахмал (в первую очередь это зерно, картофель и фрукты) измельчается.
- Измельченное сырьё ферментируют. Дело в том, что дрожжи не способны сбродить крахмалы. Поэтому крахмалы необходимо расщепить до сбраживаемых сахаров. Раньше для ферментации в основном использовали солод, сейчас же в промышленности применяют ферменты, полученные биоинженерным путём, — в основном это глюкамилаза и амилосубтилин. Сырье с ферментами подвергают температурной обработке, в результате чего крахмал превращается в сахар.