Fermentory jsou důležité v různých průmyslových odvětvích, od biotechnologií až po výrobu potravin a nápojů. Pochopení jejich základních funkcí je nezbytné pro pochopení jejich významu v těchto aplikacích. Fermentory jsou nepostradatelným zařízením v moderních biotechnologiích a potravinářském průmyslu. Jejich hlavní funkcí je poskytovat vhodné prostředí pro růst mikroorganismů, které provádějí různé fermentační procesy. Tento článek se bude podrobně zabývat hlavními způsoby použití fermentorů ve vinařství, včetně principů jejich fungování, konstrukčních vlastností a aplikací při výrobě různých druhů vína.
Základní pojmy kvašení
Než se pustíme do využití fermentační nádoby, musíme si nejprve objasnit základní pojmy fermentace. Kvašení je biochemický proces, který obvykle katalyzují kvasinky, bakterie nebo jiné mikroorganismy. Při tomto procesu kvasinky přeměňují cukr na alkohol a oxid uhličitý, přičemž vznikají různé chuťové a aromatické sloučeniny. Ve vinařském procesu je kvašení nejen procesem výroby alkoholu, ale také klíčovým článkem, který dodává vínu jedinečnou vůni a chuť.
Kvašení se dělí na několik fází, mezi které patří:
- Primární kvašení: V této fázi se kvasinky začínají rychle množit, spotřebovávají dostupné cukry a produkují alkohol a oxid uhličitý.
- Stabilní kvašení: S klesajícím obsahem cukru se aktivita kvasinek zpomaluje a rychlost kvašení klesá.
- Sekundární kvašení: Při tomto kvašení se víno obvykle přelévá po primárním kvašení, aby se odstranil sediment, a tím se zlepšila jeho čistota a chuť.
Jak funguje fermentor
Základní funkcí fermentoru je podpořit proces kvašení cukru kvasinkami pomocí regulace řady faktorů prostředí. Během tohoto procesu kvasinky přeměňují cukr na alkohol, oxid uhličitý a různé aromatické sloučeniny, které nakonec vytvářejí chuť a vlastnosti vína.
Přeměna cukru na alkohol
Jednou z hlavních funkcí fermentoru při výrobě vína je podporovat kvasinky při přeměně cukru v surovinách na alkohol. Tento proces je rozdělen do několika kroků:
- Příprava surovin: Suroviny používané k výrobě vína, jako jsou hrozny, slad nebo jiné zdroje cukru, se omyjí, rozdrtí a extrahují, aby se získal cukerný roztok (například hroznová šťáva nebo sladová voda).
- Inokulace kvasinek: Kvasinky se přidají do připraveného cukerného roztoku. Typ a množství kvasinek přímo ovlivňuje rychlost kvašení a kvalitu výrobku.
- Proces kvašení: Kvasinky se začnou množit při vhodné teplotě a hodnotě pH, metabolizují cukr a přeměňují ho na alkohol a oxid uhličitý. Tento proces obvykle trvá několik dní až týdnů v závislosti na typu vyráběného vína a druhu kvasinek.
Kontrola životního prostředí
Fermentory jsou obvykle vybaveny pokročilými řídicími systémy, které udržují a monitorují podmínky prostředí potřebné během procesu fermentace. Tyto podmínky zahrnují:
- Regulace teploty: Různá vína a odrůdy kvasinek mají různé požadavky na teplotu. Většina vinařských procesů probíhá při teplotě 15-25 °C, aby se podpořila aktivita kvasinek a omezila tvorba nepříjemných příchutí.
- Kontrola pH: pH ovlivňuje růst kvasinek a výsledky kvašení a obvykle se udržuje v rozmezí 3,0-4,0, aby byly výsledky co nejlepší.
- Řízení spotřeby kyslíku: V počátečních fázích kvašení potřebují kvasinky k rozmnožování kyslík, v pozdějších fázích kvašení je třeba kyslík omezit, aby nedocházelo k oxidaci alkoholu a vzniku pachutí.
Míchání a míchání
Míchací systém uvnitř fermentační nádrže je navržen tak, aby podporoval rovnoměrnost kultivačního média a rozpouštění kyslíku. Prostřednictvím účinného míchání:
- Zvýšení obsahu rozpuštěného kyslíku: V počátečních fázích kvašení pomáhá míchání účinně rozpouštět kyslík v tekutině a podporovat množení kvasinek.
- Zajistěte jednotnost: Kvasinky se tak mohou plně dostat do kontaktu s cukrem, což zvyšuje účinnost kvašení: míchání může rovnoměrně promíchat cukerný roztok s kvasinkami.
Konstrukční prvky fermentační nádrže
- Výběr materiálu: Nádrže na kvašení se obvykle vyrábějí z materiálů, jako je nerezová ocel, sklo nebo plast, aby byla zajištěna jejich odolnost proti korozi a snadné čištění. Fermentační nádrže z nerezové oceli jsou hojně využívány díky své trvanlivosti a hygieně.
- Těsnicí systém: Dobrá konstrukce těsnění může zabránit vnější kontaminaci a zároveň umožnit uvolňování oxidu uhličitého. Moderní fermentační nádrže jsou obvykle vybaveny plynovými ventily, které umožňují uvolňování plynu během fermentace, aniž by se do nich dostal vnější vzduch.
- Systém řízení teploty: Fermentační nádrže jsou obvykle vybaveny zařízením pro regulaci teploty, včetně systémů vytápění a chlazení, které zajišťují, že teplota fermentace zůstává v optimálním rozmezí.
- Monitorovací přístroje: V kvasné nádrži jsou nainstalovány různé senzory a monitorovací zařízení, které mohou v reálném čase sledovat klíčové parametry, jako je teplota, hodnota pH a obsah rozpuštěného kyslíku, aby byla zajištěna stabilita a bezpečnost procesu výroby vína.
- Snadné čištění: Konstrukce fermentační nádrže by měla být snadno čistitelná a dezinfikovatelná, aby se zabránilo kontaminaci a zachovala hygiena. Mnoho fermentačních nádrží je vybaveno systémy CIP (čištění na místě), které umožňují účinné čištění.
Použití fermentačních nádrží u různých druhů alkoholu
Vaření piva
V této fázi, která obvykle trvá 1-2 týdny, kvasinky přeměňují cukr obsažený ve sladu na alkohol a oxid uhličitý. Po ukončení primárního kvašení se pivo přelije do tanku pro sekundární kvašení (neboli tanku pro zrání), aby se v této fázi, která může trvat až několik měsíců, dále rozvinula chuť a aroma. Různé druhy piva (např. ležák a ale) mají různé požadavky na teplotu a pivovarníci je musí podle typu piva odpovídajícím způsobem upravit.
Vaření vína
Často se používá kvašení s řízenou teplotou, při kterém se teplota udržuje na 12-18 °C, aby se ochránily aromatické látky. Nádrže na kvašení červeného vína jsou obvykle větší, což umožňuje kontakt vína se slupkami hroznů, aby se získala barva a třísloviny, a teplota kvašení se obvykle pohybuje mezi 20-30 °C. Některá špičková vína kvasí v dubových sudech, aby se ještě více zvýraznila jejich chuť a komplexnost.
Vaření saké
Proces vaření saké zahrnuje simultánní sacharizaci a fermentaci a k zajištění hladkého průběhu tohoto procesu se používají speciální fermentační nádrže. Kvašení saké má vysoké požadavky na teplotu a vlhkost a obvykle musí probíhat v prostředí s nízkou teplotou a vysokou vlhkostí, aby se zlepšil účinek kvašení.
Jaký je hlavní účel fermentační nádrž?
Zajistit vhodné fermentační prostředí
Hlavní funkcí kvasné nádrže je zajistit kvasinkám vhodné prostředí pro kvašení, včetně kontroly teploty, vlhkosti, obsahu kyslíku atd., aby kvasinky pracovaly v co nejlepších podmínkách. Kvasinky jsou velmi citlivé na podmínky prostředí. Příliš vysoká nebo příliš nízká teplota ovlivňuje její aktivitu, což má následně vliv na účinnost kvašení a kvalitu konečného výrobku.
Zabraňte znečištění
Konstrukce fermentační nádoby by měla zajistit, aby se do ní nedostaly vnější kontaminanty. Otevřené nádoby jsou snadno kontaminovány mikroorganismy ze vzduchu, což vede k selhání fermentace nebo nepříjemné chuti. Uzavřená konstrukce uzavřených nádob může účinně snížit riziko kontaminace a chránit čistotu vaření.
Kontrola uvolňování kvasných plynů.
Během procesu kvašení produkují kvasinky oxid uhličitý. Kvasná nádrž musí mít určitou ventilaci, aby oxid uhličitý mohl bezpečně unikat, ale zároveň nesmí propouštět vzduch zvenčí. Mnoho moderních kvasných nádob je vybaveno vzduchovými ventily, které jsou speciálně navrženy tak, aby uvolňovaly plyn, ale nepustily vzduch a nečistoty.
Podpora rozvoje chuti
Materiál a konstrukce kvasné nádoby ovlivňují chuť piva nebo jiných kvašených nápojů. Například nádoby z nerezové oceli mohou zachovat čistou chuť nápoje, zatímco dřevěné sudy mohou dodat tělu jedinečnou aromatickou a chuťovou složku. Při výběru kvasné nádoby musí pivovarníci zvážit její potenciální vliv na chuť konečného produktu.
Snadné čištění a údržba
Fermentační nádoba musí být snadno čistitelná a dezinfikovatelná, aby se zabránilo růstu bakterií a nečistot. Jakékoli zbytky nebo nečistoty mohou ovlivnit proces kvašení a kvalitu konečného výrobku. Proto je velmi důležité vybrat dobře navrženou a snadno čistitelnou nádobu.
Podpora regulace teploty
Některé fermentory jsou vybaveny vestavěným systémem regulace teploty, který udržuje konstantní teplotu kvašení. Správná regulace teploty je nezbytná pro činnost kvasinek a výsledky kvašení. Zejména při vaření specifického stylu piva mohou malé změny teploty vést k výrazným rozdílům v chuti.
ČASTO KLADENÉ DOTAZY
Co je fermentor?
Fermentátor je speciálně navržená nádoba, která se používá k řízení a optimalizaci procesu mikrobiálního kvašení a běžně se používá při výrobě vína, mléčných výrobků, léčiv a biopaliv.
Jak fermentor ovlivňuje kvalitu produktu?
Konstrukce a kontrolní parametry fermentoru (např. teplota, pH a kyslík) přímo ovlivňují růst a metabolismus mikroorganismů, které následně ovlivňují chuť, vůni a kvalitu konečného produktu.
Jaké jsou hlavní způsoby použití fermentoru?
- Přeměna cukrů na alkohol a další produkty kvašení.
- Kontrola parametrů prostředí, jako je teplota, pH a rozpuštěný kyslík, během procesu fermentace.
- Zajistěte vhodné míchání a promíchávání, abyste zvýšili účinnost fermentace.
- Zabraňte kontaminaci a zajistěte bezpečnost výrobků.