Доброго времени суток, уважаемые подписчики и читатели канала САМОГОН ДВ!
Сегодня мы поговорим о физике спиртового брожения. Точнее о законе сохранения энергии спиртового брожения.
Еще в 1748 году Михаил Васильевич Ломоносов писал
…все перемены, в натуре случающиеся, такого суть состояния, что сколько чего у одного тела отнимется, столько присовокупится к другому
Иными словами, суммарная масса всех продуктов химического превращения должна точно совпадать с суммарной массой исходных веществ.
Этот факт хорошо известен. Более того, в применении его для определения выхода спирта, именно им обычно и пользуются когда рассматривают химические реакции превращения сахара в спирт.
Я не поленился и тоже аккуратненько проверил эти расчеты. Но, поверьте, не каждому человеку захочется это повторить. Химические формулы сахарозы, глюкозы, фруктозы, спирта, углекислого газа, уравнения химических реакций, молярные массы химических элементов, таблица Менделеева, плотность спирта и так далее и тому подобное.
И вот тут я подумал, а нельзя ли все это как-то упростить, если рассматривать спиртовое брожение не с точки зрения сохранения массы, а с точки зрения сохранения энергии. Именно энергии.
Уже предвкушаю, как в комментариях любителям поболтать ни о чем подбрасывается косточка.
Поэтому ни кого не хочу разочаровывать, но сообщаю, что цель только в одном - упростить понимание расчетов по выходу этилового спирта.
Итак, применительно для спиртового брожения закон сохранения энергии можно записать в виде
Энергия сахара = Энергия потерь + Энергия этилового спирта
Под энергией здесь следует понимать количество килокалорий на единицу массы вещества.
Энергия потерь - это та энергия, которая необходима дрожжам для поддержания их жизнедеятельности а также энергия, идущая на образование всего чего угодно за исключением этилового спирта.
Как известно, брожение заключается в образовании энергии для осуществления жизнедеятельности микроорганизмов. С точки зрения рационального использования энергии - это крайне неэффективный способ. Около 7% всей энергии микроорганизмам достаточно для их питания, роста и размножения. Еще около 5% затрачивается на все, кроме создания этилового спирта. Вместе эти 12 % для нас, естественно, это потери.
Остальная энергия идет на создание этилового спирта - своеобразной защитной среды для дрожжей от других враждебных для них микроорганизмов.
Известно, что калорийность 100 граммов сахара составляет 387 кКал. Поскольку нам удобнее все перевести в килограммы и литры, то калорийность 1кг сахара = 3870 кКал.
С учетом замечаний по спиртовому брожению, закон сохранения энергии для него можно записать в виде
3870 кКал(1кгсахар) = 464,4 кКал (12% брожение) + 3405,6 Ккал (88% спирт)
Теперь остается определить, какому количеству этилового спирта соответствует 3405,6 Ккал.
Как известно, калорийность 100 граммов этилового 96-ти процентного спирта составляет 710 ккал, жиры и белки в продукте отсутствуют, содержание углеводов – 3,8 грамм. Перейдем к литрам. Калорийность
1 литр спирта = 789,3 грамма = 5604,03 кКал
Х л спирта = 3405,6 кКал
Из полученной пропорции находим, что 3405,6 Ккал соответствуют
Х = 3405,6 / 5604,03 = 0,608 л спирта.
Итак, мы получили простой способ определения выхода спирта из одного килограмма сахара - примерно 0,6 литра.
Теперь про сахар и все остальное.
Ясно, что если сахар не высшего сорта, то это прежде всего скажется на его калорийности и, следовательно, на выходе спирта.
Далее, из энергетического распределения баланса понятно, что если для дрожжей не создать или же не поддерживать на должном уровне комфортные условия брожения, например низкая или очень высокая температура, то доля энергетических затрат на брожение превысит заветные 12%. В результате выход этилового спирта снизится.
На этом у меня на сегодня все. Всем пока. Подписывайтесь и
Удачи!