PITANJA ZA PISMENI ISPIT IZ KOLEGIJABiotehnološka proizvodnja i prerada hrane, pića i osnovnih kemikalija

1. Na osnovi čega se procjenjuje kvaliteta slada? Objasnite određivanje ekstrakta slada po kongresnoj metodiKvaliteta gotovog slada se ocjenjuje po vanjskim pokazateljima, te na osnovu mehaničke i kemijske analize.a) vanjski pokazatelji: čistoća, boja, miris, ujednačenost veličine zrna sladab) mehaničkom analizom se određuju pokazatelji (hektolitarska težina, težina 1000 zrna, specifična težina, sortiranost slada, proba tonjenja, dužina lisne klice, staklastost slada) koji ukazuju na: količinu ekstrakta u sladu, razgrađenost endosperma zrna, te ponašanje slada pri ukomljavanjuc) kemijska analiza slada obuhvaća određivanje niza empirijskih i poluempirijskih parametara koji daju uvid u kvalitet slada sa stajališta proizvodnje piva:-sadržaj vode u sladu (4-5%),-ekstrakt slada po kongresnoj metodi, što uključuje i određivanje:u čaši za određivanje ekstrakta poznate težine ukomi se 50g fino mljevenog slada (EBC mlin) s 200mL vode (45-46°C); homogeniziranje miješanjem termostatiranje u kupelji 30 min na 45°C uz miješanje 80-100 o/min; grijanje 25 min na 70°C, dodatak novih 100 mL vode (70°C) i termostatiranje 60 min na 70°C. Vrijeme ošećerenja komine se počinje određivati nakon 10 min: na pločici se pomiješa kap komine i otopine joda. Pojava plave, ljubičaste ili crvenkaste boje znak je da komina još nije ošećerena. Postupak se ponavlja svakih 5 min sve dok reakcija na jod ne bude negativna. Vrijeme ošećerenja izražava se u minutama, a ako se u roku od 60 min komina ne ošećeri, pokus se ponavlja pri 75°C s novom količinom slada. Kod dobrog slada ošećerenje traje 10-15 min.Slijedi hlađenje komine tijekom 10-15 min na 20°C, te se u čašu doda destilirana voda točno do 450g ukupne mase, homogeniziranje i filtriranje kroz nabrani filter-papir: prvih 100 mL se vrati u lijevak i ponovi filtracija, te se tada mjeri brzina filtracije. Uobičajeno je da je vrijeme filtracije ispod 60 min, a ako traje dulje, to je spora filtracija. U ostatku filtrata se piknometrom odredi gustoća na 20°C, te se iz tablica očita sadržaj ekstrakta u postocima (%).

e=sadržaj ekstrakta u filtratu (%), w=vlaga slada (%)-ekstrakt slada (E) izražen kao zračno-suhi slad=e(800-w) / (100-e)-ekstrakt slada (Es.tv.) izražen na suhu tvar=100*e / (100-w)

Miris sladovine: nakon ukomljavanja se zabilježava svaka pojava stranog mirisa sladaBistrina sladovine se opaža po završnoj filtraciji.pH se mjeri u filtriranoj sladovini pH-metrom.Boja sladovine se mjeri u mL 0,05M otopine joda ili u stupnjevima, isto kao kod mjerenja boje piva, a mjeri se odmah nakon završene filtracije, jer sladovina s vremenom tamni.citolitička razgrađenost i aktivnost citolitičkih enzima se određuju na osnovi viskoziteta sladovine i na osnovi ekstrakta fino i grubo mjevenog sladaproteolitička razgrađenost se određuje preko određivanja ukupnog dušika u sladu i sladovini-razgrađenost proteina u sladu se procjenjuje

Kolbachovim brojem = topivi dušik / ukupni dušik x 100 (%) (35-40)sadržaj makromolekulskih spojeva s dušikom u kongresnoj sladovini se određuje na osnovi određivanja: -koagulirajućeg N (dio ukupno topivog N koji se taloži nakon 5 sati kuhanja)

-magnezij-sulfitnog N (dio uk. topivog N koji se taloži sa zasić. otop. MgSO4)formalni dušik (α-aminokiselinski N) u kongresnoj sladovini ukazuje na količinu niskomolekulskih spojeva s dušikom-Hartongov broj slada je pokazatelj opće razgrađenosti slada i donekle, aktivnosti enzima. To je ekstrakt slada koji nakon 1 sat ukomljavanja prelazi u otopinu pri različitim temperaturama

1

(20°C, 45°C, 65°C, 80°C). Ako se dobivene vrijednosti za Hartongov broj izraze kao postotak od ekstrakta određenog po kongresnoj metodi, dobiju se tzv. relativni ekstrakti. Onaj uz 45°C, VZ45°C se koristi kao mjerilo aktivnosti enzima, jer su pri 45°C aktivni svi enzimi osim α-amilaze. Određuje se samo aktivnost amilolitičkih enzima i to preko:

-dijastatske snage po Windisch-Kolbachu (aktivnost β-amilaze)-aktivnost α-amilaze

2. Tipovi i vrste piva.Pivo je osvježavajuće piće s malom koncentracijom alkohola i karakterističnom aromom po hmelju, dobiveno vrenjem pivska sladovine s pomoću specijalnih sojeva pivskog kvasca.Pivska sladovina je vodeni ekstrakt ječmenog slada, neslađenih žitarica i hmelja.Podjela prema vrsti kvasca za vrenje:1. Kontinentalni tip piva, «lager» pivo ili pivo donjeg vrenja:

-Saccharomyces uvarum-vrenje na 8-18°C, odležavanje na 0-1°C-ima čvrstu, bogatu pjenu i odgovarajuću svježinu i punoću okusa koja potječe od CO2

i dekstrina (neprevreli dio ekstrakta iz sladovine)-najpoznatiji predstavnici:

-plzensko svjetlo pivo (najrasprostranjenije)-ima izrazitu aromu po hmelju i vrlo stabilnu pjenu-sladovina 12°Blg, alkohol u pivu 3,5%

-dortmundsko svjetlo pivo-punijeg, slabo kiselkastog okusa i manje gorčine od plzenskog-sladovina 13-14°Blg, alkohol 4,5-4,8%

-minhensko tamno pivo-izrazita punoća okusa i prijatna aroma-sladovina dobivena ukomljavanjem tamnog bavarskog slada-sladovina 12-16°Blg, alkohol 3,5-4,5%

-bečko (Ožujsko)2. Engleski tip piva, «ale» ili pivo gornjeg vrenja

-Saccharomyces cerevisiae-vrenje i odležavanje na 20°C-ima siromašnu pjenu i povećani sadržaj alkohola-praznog je okusa i po sadržaju neprevrelog ekstrakta je sličnije vinu nego pivu (do 40 g/L neprevrelog ekstrakta)-vrste: light, pale ale, brown ale, stout, strong ale, mild ale, bitter-imena označavaju boju, koncentraciju ekstrakta ili alkohola i gorčinu piva

3. Afričko pivo -proizvodnja se temelji na prosu-kvasac: Schizosaccharomyces pombe-vrenje na 30-40°C

4. spontano prevrelo pivo-«divlji» kvasci; različiti sojevi kvasaca iz roda Saccharomyces i aerobni kvasci kao Brettanomyces bruxellensis koji su odgovorni za proizvodnju octene kiseline i kiselkast okus piva (Stout pivo)

Podjela piva prema koncentraciji ekstrakta u sladovini (prije početka vrenja):-slaba 6-10% (npr Karlovačko relly)-uobičajena 12-13% (većina u Hrvatskoj)-specijalna 13-16% (Karlovačko zimsko pivo, Božično pivo)-dvostruko sladna piva 18-22% (Tomislav pivo 18%, Grand pivo 22%)-ječmena vina 26%

2

Podjela prema glavnoj sirovini:1. Pivo, Ale: -ječmeni slad i neslađene sirovine2. Pšenično pivo: -proizvodi se iz pšeničnog slada (min 50%), kiselkast okus i mliječnu boju3. Afričko pivo: -proso4. Raženo pivo: -raženi slad (Schierlingen Roggen)Podjela prema boji piva:1.svjetla: -do 10 EBC jedinica2. crvena: -Tuborg Classic, Kilkenny, Irish Beer3. tamna: -15-40 EBC jedinica (Tomislav)4. crna:-koriste se tamni tipovi ječmenog slada: melanoidinski, karamelni ili slad za bojenje

-više od 40 EBC jedinica-proizvodnja gornjim vrenjem: Porter (prženi ječam), Stout (Guinness)

Podjela prema koncentraciji alkohola u pivu:1. Pivo, Ale -više od 3,5%2. Pivo s niskom koncentracijom etanola -ispod 3,5%3. Bezalkoholna piva -ispod 0,5%Sadržaj alkohola u pivu se može izračunati tako da se koncentracija ekstrakta podijeli s 3,0-3,5.

3. Nabrojite i opišite karakteristike specijalnih vrsta sladaZa poboljšanje osnovnih svojstava slada, te za postizanje posebnih svojstava piva, u pivarstvu se koriste manje količine (do 10% ukupnog usipka) tzv. specijalnih vrsta slada.1) Dijastatski-povećan sadržaj amilolitičkih enzima, dijastatska snaga 300-555°WK-klijanje 7-10 dana, sušenje pri 40-45°C, dosušivanje pri 50°C-koristi se: -kada osnovni slad ima slabu amilolitičku aktivnost

-kada se koriste veće količine neslađenih žitarica-u proizvodnji dječje hrane i žitnih rakija

2) Melanoidinski-jaka sladna aroma, okus i boja kongresne sladovine 100 EBC jedinica-klijanje pri povišenim temp, 50-55°C (nakupljanje slobodnih aminokiselina i šećera), suši se kao tamni slad-za proizvodnju specijalnih piva tamnije boje (14% i više), bez oporo-gorkog okusa3) Karamelni-bogat na šećerima koji prženjem pređu u karamel, boja 50-70 EBC (svjetli), te 100-120 EBC (tamni)-sušenje pri 65-70°C, prženje pri 120°C za svjetli, te 150-180°C za tamni-za poboljšanje okusa piva, za aromatizaciju piva, za kavovine4) Slad za bojanje-bogat je spojevima intenzivne crne boje (1400 EBC), ima prijatnu kavenu aromu-svjetli slad se navlaži i suši pri 60-80°C, te zatim prži pri 220°C-za bojanje piva, proizvodnju crnih piva (1-2% usipka), kavovine5) Pšenični-visoka amilolitička aktivnost, dijastatička snaga 290-400 WK-močenje do 39% vode, klijanje 5-6 dana, te sušenje i dosušivanje do 80°C-za specijalna pšenična piva, kao zamjena za ječmeni slad pri ukomljavanju neslađenih sirovina

3

5. Varionica i njena opremaOvisno o opremi, njenom obliku, smještaju u prostoru i načinu rada, vrionice mogu biti klasične, hidroautomatske, vertikalne blok izradbe, kontinuirane, varionice s vakuum-filterom itd. Dvostruka klasična varionica sadrži 4 posude, za razliku od jednostruke sa 2 posude. Moderna hidroautomatska varionica ima mlin postavljen u istom nivou kao i komovnjak, kotao za kominu, kotao za sladovinu (pravokutne posude s kosim nesimetričnim dnom), te bistrenik (okrugao). Prednost: zauzima do 4x manje prostora od klasične istog kapaciteta. Kod vertikalne blok varionice je poklopac donje posude ujedno i dno gornje posude. Prednost: cjevovodi su kraći pa je manji gubitak topline, bolje iskorištenje građevinskog prostora.Svaka varionica ima slijedeću opremu:-mlin:-valjkasti ili čekičar, mokri ili suhi postupak meljave slada,-cilj: usitnjavanje endosperma bez oštećenja pljevice-dobiva se sladna prekrupa sastava: 18-22% grube krupice, 30-35% fine krupice, te 25-35% brašna, 15-18% pljevice-komovnjak (D:H=2:1)-cilindrična posuda s mješalicom i širokom cijevi za odvod pare, obično pomoću pretkomovnjaka spojen s košem za mljeveni slad-sladna prekrupa se miješa, ukomljuje s toplom vodom, enzimskom hidrolizom se netopivi sastojci prevode u topive i ekstrahiraju vodom,-pretkomovnjak:-sastoji se od dvije koncentrično postavljene cijevi sa unutrašnjom perforiranom-služi za prethodno miješanje sladne prekrupe s vodom-kotao za kominu:-konstruktivno je sličan komovnjaku ali sadrži i plašt za zagrijavanje vodenom parom-služi za kuhanje odvaraka i njihovo ošećerenje-bisternik ili cjednjak-za odvajanje sladovine od tropa-cilindrična posuda s lažnim dnom od filtracionih sita opskrbljena rotirajućim noževima za rahljenje i sistemom mlaznica za ispiranje tropa-kotao za kuhanje sladovine:-razrijeđeni prvijenac se kuha sa hmeljom i uparava do željene koncentracije-slično kotlu za kominu, ali mu je dno konusno (konvekcijsko strujanje tijekom kuhanja)-oprema za obradu sladovine (taloženje, hlađenje, filtriranje).

4. Nabrojite i opišite principe postupaka ukomljavanjaUkomljavanje je postupak miješanja sladne prekrupe (usipak) s vodom (glavni naljev) i prevođenja netopljivih sastojaka slada (sladne prekrupe) i neslađenih sirovina u vodotopljiv oblik pomoću enzimske hidrolize. 1kg usipka se miješa s 3,5-5L vode tako da konc suhe tvari slada u komini bude 16%. Pri tome od škroba nastaju fermentabilni šećeri i dekstrini, od proteina (uzrokuju mutnoću piva) niskomolekularni proteini, peptoni, peptidi (daju pivu punoću okusa i stabilnost pjene) i aminokiseline (izvor dušika za kvasac), a od hemiceluloze pentozani. Ukomljavanje je vrlo bitan postupak, jer o razgrađenosti škroba tj. o odnosu fermentabilnih šećera i dekstrina ovisi prevrelost, trajnost i okus piva. Ošećerenju prethodi klajsterizacija, tj. zagrijavanje komine toplom vodom pri čemu škrobna zrnca bubre i pucaju, te nastaje škorbni lijepak u kojem je škrob dostupan za enzimsku razgradnju. Temperatura klajsterizacije ovisi o veličini škrobnih zrnaca, pa tako za ječmeni škrob iznosi 60-80°C, kukuruzni 65-75°C, a rižni 80-85°C. β-amilaza ima optimum pri 60-65°C (nastaje maltoza), a α-amilaza pri 70-75°C (nastaju dekstrini).Proteini se razgrađuju pri 45-50°C proteazama, polipeptidazama.

4

1. Infuzija je postupak kod kojeg se ukupna masa komine postepeno, uz odgovarajuće stanke na određenim temperaturama, zagrijava do 75°C. Dobiva se sladovina s visokim sadržajem maltoze i visokim stupnjem prevrenja koja se koristi za proizvodnju piva gornjeg vrenja.2. Dekokcija je postupak za koji je karakteristično ukomljavanje uz kuhanje određenih dijelova (odvaraka, dekokcija) komine (1., 2. ili 3.) i njihovo miješanje s glavnom masom komine, pri čemu dolazi do inaktivacije enzima u odvarcima i skokovitog porasta temperature (55°C - 65°C - 72°C - 75°C) u komini. Sladovina ima povećani sadržaj ekstrakta (dekstrina) koji ne previre tj. to je sladovina s nižim stupnjem prevrenja koja se koristi kao sirovina za proizvodnju piva donjeg vrenja.3. Ukomljavanje s dvjema kominama (dekokcija): Sladna komina se ukomljava u komovnjaku, a neslađene sirovine u kotlu za kominu gdje se najprije kuhaju (škrob prelazi u škrobni ljepak). Nakon klajsterizacije se komina neslađenih žitarica miješa sa slađenim sirovinama pri čemu se postiže temperatura optimalna za djelovanje β-amilaze. Postupak se nastavlja infuzijski.

6. Prikažite dijagram promjena temperatura i intervala djelovanja enzima pri dekokcijskom postupku ukomljavanja s dvije komine.U komovnjak se prvo prebaci oko 1/3 glavnog naljeva (50-55°C), a zatim namočeni usipak iz pretkomovnjaka s preostalom vodom uz miješanje. Homogenizirana komina se ostavi da miruje pri 50-52°C 20 min kako bi došlo do proteolize. Odvarak (1/3 komine) se prebaci u kotao za kuhanje gdje se zagrijava do 60-65°C uz miješanje, nakon čega slijedi mirovanje 15-30 min za ošećerenje, β-amilaza. Zatim se uz miješanje zagrije do vrenja i ostavi da vrije 10-20 min nakon čega se vrati u komovnjak (temp se digne na 70°C). Napravi se stanka od 15-30 min za ošećerenje, α-amilaza. Zatim se drugi odvarak (1/4 komine) prebaci u kotao i zagrije uz miješanje do vrenja, te se ostavi da kuha 10-20 min. Vraćanjem odvarka u glavnu kominu, temp se podigne na 75-75°C i zadrži na toj temp sve do kraja ošećerenja, α-amilaza.

8. Postupci izdvajanja sladovine iz ošećerene komineRazdvajanje sladovine od tropa se odvija filtriranjem gdje se trop koristi kao pomoćno filtracijsko sredstvo kroz koje prolazi sladovina. Odvija se u 2 faze: cjeđenje prvijenca, te ispiranje tropa vrućom vodom (naljevi) kako bi se isprao preostali ekstrakt (zadnja voda sadrži 0,2-0,1% ekstrakta). Miješanjem se prvijenac razrijeđuje i dobije se sladovina niže koncentracije od željene. Brzina filtracije najviše ovisi o debljini sloja tropa i razlici tlaka ispod i iznad filtracijskog sloja, permeabilnosti sloja, površini sloja, viskozitetu tekućine, te uređaju koji se koristi za filtraciju. Odvajanje se ponekad vrši i separacijom (ne u našim pivovarama) obično u kombinaciji s vakuum-okretnim filtrima u varionicama za kontinuiranu preradu sladovine (vakuum-filtar + CF separatori)Prije se za cjeđenje komine koristilo cjednjake, okrugle posude s perforiranim okruglim dnom podijeljenim na segmente, na kojemu se oblikuje sloj tropa kroz koji se filtrira sladovinu (otječe kroz kapilarne pore) pod hidrostatskim pritiskom tekućine iznad tropa. Zbog relativno male brzine cijeđenja, ti su uređaju danas osuvremenjeni (veća filtracijska površina, primjena vakuuma), pa se filtracija odvija znatno brže. Sladovina iz svakog segmenta curi kroz jednu slavinu baterije, te se otvaranjem i zatvaranjem slavina regulira brzina i ujednačenost filtriranja, te se postiže vrtložno gibanje sladovine čime se sprečava začepljivanje pora. Postupak: ošećerena komina se brzo prebaci u bistrenik i ostavi da miruje 30 min tijekom kojih se trop istaloži (sloj debljine 30-40 cm, rahliji pri višim temp); filtracija prvijenca traje oko 90 min (65-70% ukupne sladovine); ispiranje tropa traje oko 2 sata (sve do 0,3-0,1% ekstrakta u vodi od ispiranja). Ukupno trajanje: do 6 sati

5

Budući da moraju imati vrlo veliku površinu, danas se sve češće koriste kominski filtri, okvirni filter-tijeskovi sastavljeni od naizmjenično postavljenih ploča preko kojih dolazi platno i praznih rama u koje dolazi trop. Kapacitet ovisi o broju ploča i rama. U njih se kominu uvodi kroz gornji otvor prazne rame pod predtlakom (0,15-0,2 bar) i filtrira kroz tanak sloj tropa (oko 4 cm) što se oblikuje između membranskih komornih modula. S vremenom filtracije se nakuplja sve više tropa i filtracija traje dok se rama ne napuni. Osnovna sladovina (prvijenac) prolazi kroz platno na ploči i izlazi van. Nakon cjeđenja prvijenca slijedi propuhivanje komprimiranim zrakom, pa ispiranje naljevima vruće vode. Voda prolazi kroz cjelokupan trop i izlazi van kroz svaku drugu ploču. Nakon ispiranja slijedi propuhivanje komprimiranim zrtakom. Trajanje: 3 sata (8 uvaraka sladovine/dan).Prednost: moguća je filtracija sitnije mljevenog slada.«strainmaster» je bistrenik sa dnom od velikog broja perforiranih cijevi koje su obložene tropom (sredstvo za filtraciju) i služe za filtraciju tj. izvlačenje sladovine pomoću pumpi-trajanje filtracije: 1,5-2 sata (105 min)-trop se odvaja u silose (stočna hrana)

19. Razlozi kuhanja sladovine s hmeljom?-uparavanje do određene koncentracije (sladovina je razrijeđena zbog ispiranja tropa vodom)-toplinske inaktivacije enzima (više nisu potrebni)-sterilizacije (inaktivacija eventualno prisutnih mo)-koagulacije proteina (visokomolekulski proteini koji izazivaju koloidno zamućenje piva)-ekstrakcije aromatičnih i gorkih tvari hmelja:

-okus, miris, antiseptičko djelovanje, koagulacija-gorki sastojci hmelja su netopivi u vodi pa ih se prethodno toplinskom obradom prevodi u vodotopljive izomere-najvažniji sastojci hmelja s pivarskog stajališta su: hmeljne smole (gorčina), eterična ulja (proizvodi njihove oksidacije daju hmeljnu aromu) i taninske tvari (oporost, tvorenje kompleksa s proteinima i taloženje)

→stabilizacija i aromatizacija sladovine

17. Armatura CK-fermentoraprednosti: -manji investicijski i pogonski troškovi

-kraće vrijeme izgradnje-automatska kontrola procesa i hvatanje CO2

-automatsko pranje i dezinfekcija-aseptičan rad i izdvajanje kvasca-smanjeni gubici piva-mogućnosti šaržnog, polukontinuiranog i kontinuiranog vođenja procesa

Na bombiranoj (gornjoj) podnici nalaze se otvori za:1. kontrolu unutarnjih površina fermentora2. smještaj sigurnosne armeture (vakuum ventil, tlačni ventil, sonda za mjerenje najvišeg nivoa)3. odvod CO2 nastao tokom vrenja i dovod zraka ili CO2 za tlačenje piva prilikom istakanja4. smještaj «glave» za automatsko pranjeNa cilindričnom dijelu su otvori za:5. sondu za mjerenje nivoa6. daljinske termometre7. potrebne slavine

6

Na konusnom dijelu su otvori za:8. punjenje i pražnjenje (na dnu konusa) s ventilom za ručno ili automatsko otvaranje tj. zatvaranje9. probne slabine za uzimanje uzoraka (mogu se vezati za automatski sistem pranja)10. postavljanje daljinskog termometra s ili bez pisača11. sondu za mjerenje donjeg nivoa12. vrata kroz koja se kontroliraju površine unutar konusa13. dovod CO2 za «pranje» piva

7. Razlike između glavnog i naknadnog vrenja piva.Glavno vrenje:Ohlađena, izbistrena i zrakom zasićena sladovina se prebacuje u varionike ili fermentore (zatvorenim fermentorima izrađenim od lima ili nerđajućeg čelika); inokulacija odgovarajućom količinom pivskog kvasca; provodi pri temperaturi 8-18°C (kontinentalni tip piva), tj. oko 20°C za engleski tip piva; dolazi do anaerobne razgradnje fermentabilnih šećera iz sladovine tj. do alkoholne fermentacije koju provode kvasci roda Saccharomyces; glavni produkt alkoholnog vrenja je etanol, a nusprodukti: ugljični-dioksid, kvašćeva biomasa, malo acetaldehida, viših alkohola, diacetila, estera, sumpornih spojeva itd; tijek glavnog vrenja ovisi o: soju kvasca, fiziološkom stanju kvasca, količini kvasca u sladovini, raspoloživoj koncentraciji otopljenog kisika, sastavu i pH sladovine, te temperaturi vrenja i pritisku.traje dok se ne postigne željeni stupanj prevrenja (3-10 dana), a prekida se iako mlado pivo sadrži još 1-1,5% fermentabilnog dijela ekstrakta; kraj se utvrđuje na osnovu prividnog stupnja prevrenja koje za svijetlo pivo iznosi 68-72%, a za tamna piva 60-65%. Mlado pivo se hladi (taloženje kvasca) i otače s istaloženog kvasca, te prebacuje u tankove za odležavanje.Naknadno vrenje:Mlado pivo je mutno, ima okus po kvascima, oko 10% ukupnih fermentabilnih šećera u sladovini nije prevrelo, sadržaj CO2 je nizak. Doviranje se odvija u zatvorenim tankovima za naknadno vrenje (punjenje do 90, 96%) pri 0-2°C. Ovisno o veličini tankova i vrsti piva doviranje traje 21-100 dana, ali i znatno kraće (ljeti). Za vrijeme naknadnog vrenja previru preostali šećeri (sporo zbog niske temperature), pivo se bistri, kvasac se taloži, a preostali CO2

se otapa u pivu (pogoduje niska temp i 150 000 Pa tlak CO2 u tanku), koaguliraju se i talože proteini, taninske tvari i hmeljne smole (smanjenje gorčine), te se smanjuje i oksidoredukcijski potencijal piva, formira se miris i okus piva (ujednačavanje odnosa estera i viših alkohola, te smanjivanje sadržaja diacetila). Naknadno vrenje se provodi s istim kvascem kao i glavno vrenje, tj. s onim dijelom koji se nije istaložio. Završetak doviranja se određuje na osnovi organoleptičke i kemijske analize piva (koncentracija diacetila padne ispod 0,1 mg/L).

18. Objasnite pojam «pomlađivanje» piva i navedite razloge zbog čega se ono koristi.U tank za odležavanje se iz vrionog podruma doda oko 5% sladovine u aktivnom vrenju (mlado pivo u stadiju visoke pjene). Na taj se način mladom pivu povećava sadržaj fermentabilnih šećera i kvašćevih stanica do koncentracija potrebnih za normalno doviranje.Koristi se ako doviranje prestane prije nego se postigne odgovarajući pritisak CO2, najčešće jer: -u mladom pivu nema dovoljno fermentabilnih šećera

(previsok Sp na kraju glavnog vrenja)-fiziološko stanje kvasca nije zadovoljavajuće-prilikom otakanja mladog piva je uklonjeno previše kvasca

7

Koristi se i kad se pivo sporo ili slabo bisti pri naknadnom vrenju zbog nepovoljnog sastava mladog piva (posljedica primjene loše razgrađenog slada u proizvodnji sladovine), ali se bolji rezultati postižu dodatkom tanina, stabifiksa, te enzima i drugih tvari za taloženje tj. razgradnju nepoželjnih sastojaka (npr. visokomolekulski proteini)Koristi se i kod kombinacije hladno vrenje/ubrzano doviranje: UNI proces gdje «novi kvasac» ubrzano reducira diacetil

12. Koji čimbenici utječu na tijek vrenja i kvalitetu piva?1. soj kvasca-sposobnost razmnožavanja, previranja sladovine, pahuljanja, taloženja na kraju vrenja-bouquet vrenja – ista aroma i okus-utjecaj koncentracije etanola i CO2 na sposobnost vrenja2. fiziološko stanje kvašćevih stanica u inokulumu-ovisi o: -starosti stanica,

-udjelu živih stanica (bojenje metilenskom modrilom; mrtve su plave)-sadržaju rezervnih tvari u stanici (volutin, glikogen, glutation)

3. raspodjela kvašćevih stanica u sladovini tijekom vrenja-kontaktna površina stanica i sladovine ovisi o:

-geometrijskom obliku fermentora-konvekcijskom strujanju (razlika u temp.)-podizanju stanica s mjehurićima CO2

-ugradnja mješalica -prednost: ubrzanje vrenja-cirkulacija pomoću pumpe -mana: više kvasca, promjena-aeracija organoleptike

4. veličina i geometrijska svojstva fermentora5. količina kvasca dodana u sladovinu

-optimum: 0,5-1 g s.tv. kvasca/L (0,5-1L gustog kvašćevog mlijeka/hL)-veća konc. – brže vrenje, veći vroj nezaposlenih stanica, autoliza, transaminacija, viši alkoholi, acetaldehidi (utjecaj na okus i miris piva)-na kraju vrenja imamo 2-5x više stanica

6. aeracija (raspoloživa koncentracija otopljenog O2) prepumpavanjem i miješanjem-aeracija sladovine prije početka vrenja-2-8 mgO2/L sladovine ovisno o temp i zasićenju-posljedice nedovoljne aeracije: spori početak vrenja, produljenje vrenja za nekoliko dana, vrenje osjetljivo na hlađenje, usporavanje previranja, nepotpuno doviranje, upitna kvaliteta piva-aeracija i miješanje tijekom vrenja se izbjegavaju zbog nastanka više biomase (promjena organoleptičkih svojstava piva, diacetil i esteri)7. sastav i pH sladovine-ugljikohidrati 80-98%; fermentabilni šećeri (stupanj prevrenja)-tvari s dušikom 1,5-2% (aminokiseline, purini, pirimidini)-pomoćni faktori rasta (prirast kvasaca)-zakiseljavanje sladovine (niži pH saldovine 5,3-5,6 i konzumnog piva 4,0-4,2)-porast pH je indikacija autolize kvasaca (tamnija boja, okus B-vitamina, koloidna stabilnost, pjenjivost, gorčina)

8

8. tlak i temperatura vrenja-temp: -hladno vrenja: 5-6°C → 8-9°C

-toplo vrenje: 5-6°C → 10-11°C-ubrzano vrenje: 8°C → 15-18°C-hladno vrenje daje bolju kvalitetu (manje nusproizvoda, bolja stabilnost pjene i okusa)

-tlak: -usporava vrenje, umnožavanje kvasaca i nastajanje nusproizvoda-utječe na konc. otopljenog CO2 (konc. veća od 1,5% zaustavlja vrenje (selekcija kvasaca)

13. Priprema čiste kulture kvascaKvasac mora biti sposoban da brzo i visoko previre sladovinu do etanola uz poželjnu koncentraciju nusproizvoda vrenja (kiseline, viši alkoholi, aldehidi, ketoni), da ima odgovarajuću brzinu redukcije diacetila, te flokulacije i izdvajanja stanica iz mladog/zrelog piva. Mora biti stabilan s obzirom na pokazatelje upotrebne vrijednosti (o čemu ovisi ponašanje tijekom vrenja), te uvijek dati isti okus i aromu piva.Izvor kvasca:1. izdvajanje iz vlastitog ili tuđeg mladog piva (Koch, Lindner, mikromanipulator, ispitivanje tehničkih svojstava)2. kupovina: -NCYC, Reding = National Collection of Yeast Culture

-HB, Freising = Höffe von Beer production

Shema: Snabdjevanje pivovare s pivskim kvascem

izolacija čiste kulture laboratorijska (radna) kultura zbirka mo (MB, NCYC)iz prirodnog staništa

propagacija (umnožavanje)-laboratorijsko-pogon

druga pivovara (ako MATIČNI KVASACnemaju vlastiti pogonza matični kvasac) izravna reciklacija

reciklacija nakon dezinfekcijeVRIONI PODRUM(glavno vrenje)

otakanje mladog piva matični kvasac višak kvasca(2. generacija)

ležni podrum otpadni kvasac (gorak zbog hmelja)(naknadno vrenje)

dorada

KONZUMNO PIVO

9

Propagacija svježe kulture matičnog kvasca:-započeti s epruvetom čiste kulture, koristiti dobar hranjivi medij (sladovina)-postepeno povećati volumen kulture (1:10, 1:5)-optimizirati temperaturu u svakom stupnju povećanja volumena (smanjivanje za 2°C) da se izbjegne «hladni šok»-protresati, povremeno mućkati ili aerirati kulturu u svakom stupnju propagacije (ubrzavanje procesa, povećanje broja, mase stanica, oprez! pjena)-spriječiti mikrobna zagađenja (aseptična tehnika rada)-ne otvarati posude ako nije nužno (pneumatsko prebacivanje)-kontrolirati mikrobnu čistoću zraka

Laboratorijska faza:prirodno stanište → izdvajanje čiste kulture → stanica → kolonija → radna ili trajna kulturasvježa radna kultura → 10mL → 50mL → 0,5 L → 5 L

Pogonska faza: 5 L (lab kulture)klasični postupak suvremeni postupak s

propagatorom50L 50L (Carlsberg posuda) ↓ ↓5 hL 500L (propagator, 1:5) ↓ ↓15hL 50hL (posuda za razmnožavanje)↓ ↓

100-180 hL (kada za vrenje) 200-230 hL (fermentor)

15. Prednosti i mane aerobnog i anaerobnog postupka priprave čiste kulture kvascaAnaerobna propagacija:-prednosti anaerobne proizvodnje čiste kulture i reciklacije:-propagacija se provodi nekoliko puta na godinu-kvasac za nacjepljivanje sladovine je nusproizvod vrenja ili prethodne šarže-kvasac se može više puta reciklirati (5-15 puta)-talog na dnu vrionika sadrži veliku koncentraciju stanica (1-4x109 st/mL)-mali volumen inokuluma (0,5-1L/hL = 0,5-1%)-koncentrirani oblik inokuluma treba manji prostor za čuvanje-nedostaci:-dugotrajna priprema matičnog kvasca (10-14 dana)-sladovina se nacjepljuje sa stanicama u stanju mirovanja-potrebna je velika koncentracija stanica u sladovini (15-18x106 st/mL)-pad fiziološke aktivnosti s brojem reciklacija (brojem generacija)-porast broja mrtvih stanica s brojem generacija (promjena veća od 5%)-mogućnost mikrobne kontaminacije-mogućnost mutacije-mogućnost promjene kakvoće piva zbog prestanka vrenja ili atipičnog tijeka-mnogo ljudskog rada-gubitak piva u gustoj suspenziji kvasca

10

Aerobna propagacija:veličina tanka za uzgoj volumen (hL) x 2 (hL)čiste kulture 20

-punjenje fermentora u toku 12 sati-primjena čistog kisika daje najveći broj stanica po mL-prozračivanje sa zrakom: dobijemo manje stanica i prije ulaze u stacionarnu fazu nego kada dodajemo čisti kisik (padom konc. ispod kritične, kisik postaje ograničavajući faktor)-prednosti:-stanice su u eksponencijalnoj fazi rasta što skraćuje proces vrenja-mrtvih stanica ima manje od 1%-kraći uzgoj: 2-3 dana-početna koncentracija stanica: 6-10x106 st/mL (8% v/v)-proces vrenja je brži-isto trajanje pri nižim temperaturama-brža razgradnja nusproizvoda (diacetil)-viši stupanj prevrenja-nedostaci:-veći volumen propagatora-veći investicijski troškovi

-alternativa: aerobno uzgojen kvasac/kvasac izdvojen iz mladog piva=1:1

11. Koje su prednosti i mane kontinuiranog vrenja sladovine?Kontinuirano vrenje se provodi u pivovarama koje proizvode engleski tip piva. Najraširenija su 2 sistema: kaskadni i toranjski (APV) sistem.-kaskadni: sladovina s 12% ekstrakta prevrije za 30 sati pri 15°C-toranjski: sladovina s 10% ekstrakta prevrije za 4 sata uz 16-20°C (potrebno do 2 tjedna za uspostavu ustaljenog stanja)Prednosti:-znatno skraćenje trajanja vrenja-ujednačenost kvalitete proizvoda-povećanje kapaciteta svih postrojenja-do 50% niži investicijski troškovi-sniženje troškova čišćenja i pranja-niži troškovi proizvodnje-automatska kontrola i regulacija-korištenje CO2

Mane:-opasnost od kontaminacija-hladno skladištenje sladovine ili pasterizacija-opasnost od mutacija radne kulture-produktivnost neovisna o sezonskim potrebama-visokospecijalizirana radna snaga

11

9. Što je high-gravity brewing?High-gravity brewing je proizvodnja jačeg piva, «pivskog sirupa» i razrjeđivanje prije otakanja u ambalažu. Zbog: visokih troškova izgradnje novih postrojenja ili proširenja starih, najveći dio energije se troši na miješanje, zagrijavanje i druge manipulacije velikih volumena (glavna komponenta je voda). U varionici se priprema sladovina s dvostruko većom konc ekstrakta od uobičajene tako da se najprije proizvede 12%-tna sladovina, te se zatim dio te sladovine upotrijebi za iduće ukomljavanje. Može se pripremiti i pomoću sladnog ekstrakta ili ječmenog sirupa. Razrjeđivanje piva: voda se dodaje u pivo prije ili nakon filtracijeZahtjevi za vodu: po kemijskom sastavu mora biti jednaka onoj u varionici, ohlađena na 1°C, sterilizirana filtracijom, potpuno deaerirana (vakuum propuhivanje s CO2), jednako karbonizirana kao i pivo, pogodne temp i pH, dodavanje zahtjeva složenu i skupu kontrolu i mjernu opremu (isplativo samo za veće pivovare)Prednosti:1) povećanje proizvodnog kapaciteta bez velike investicije (30-40%), te bolje iskorištenje opreme; ušteda energije:-trajanje fermentacije je kraće od normalne x2 (rast kvasca je stimuliran visokim sadržajem hranjiva, pa je fermentacija pojačana, ali količina kvasca nije 2x veća zbog smanjene konc nekog limitirajućeg faktora)-ušteda CO2 za uspostavljanje tlaka u tankovima (manji broj tankova)-ušteda na sredstvima za čišćenje i dezinfekciju (manji broj tankova)-povećan kapacitet unutarnjeg transporta i filtracije piva (manji volumen)2) mogućnost korištenja veće količine neslađenih sirovina bez utjecaja na fermentabilnost 3) pivo ima bolji okus4) koloidalna stabilnost i okus piva su postojaniji (smanjeni troškovi stabilizacije)Nedostaci:1) slabije iskorištenje sirovina u varionici2) okus i aroma piva nakon razrjeđenja vodom nisu identični pivu dobivenom iz uobičajene 12%-tne sladovine, više acetatnih estera i viših alkohola, najviše etil acetata (rezanje s normalnim pivom)3) potrebna dodatna oprema za oksigenaciju4) povećani troškovi upravljanja kontrolom proizvoda i kvalitete proizvoda5) povećava opterećenje postrojenja za karbonizaciju (vodu treba zasititi s CO2)-još uvijek manji troškovi od proširenja ili izgradnje novog postrojenja

10. Nabrojite načine na koje se može kontrolirati sinteza estera u kvascuPivo nakon razrjeđenja s vodom nema isti ukus kao nerazrijeđeno pivo, jer se u toku vrenja koncentrirane sladovine nakupljaju veće količine viših alkohola i acetatnih estera. Dakle, razrijeđeno pivo ima više estera i ima izraženiji ale karakter. Kontrola sinteze estera u kvascu:

1. ekološkim uvjetima (povremeno aeriranje sladovine u određenim fazama vrenja)2. genetičkim putem3. regulacijom proizvodnje org. kis.4. dodavanjem kiselina i alkohola u medij koji vrije5. dodatkom vitamina6. usmjeravanjem sinteze viših alkohola7. usmjeravanjem specifičnih reakcija u kojima nastaju esteri

12

14. Što je to topli talog, kada nastaje i kakvog je sastava? Koja je razlika između toplog i hladnog taloga?U toku kuhanja sladovine s hmeljom dolazi do reakcije između tanina i proteina zbog čega se formira tzv. topli talog. Njegov sastav je: 50-60% proteini, 16-20% hmeljne smole, 20-30% polifenoli i 2-3% pepela. Veličina čestica toplog taloga je 30-70μm i nastaje ga 20-70g/hL.Hladni talog nastaje u toku hlađenja sladovine ispod 60°C, a zagrijavanjem sladovine on se topi. Veličine čestica hladnog taloga su 0,5-1 μm. U toku hlađenja sladovine, u postupku bistrenja, uklanja se sav topli talog i dio (oko ½) hladnog taloga te se tako dobiva stabilno i bistro pivo punog okusa i s dobrom pjenom.

16. Koji postupci se primjenjuju za bistrenje piva? Nabrojite vrste filtera i objasnite njihov princip rada.Stupanj i postupak dorade ovisi o trajanju i uspješnosti odležavanja/doviranja i dozrijevanja piva. Tu se pivo potpuno bistri uz pomoć filtera ili centrifugalnih separatora za pivo. Ako je odležavanje bilo kratko, bistrenje se izvodi pomoću sredstava za bistrenje.Piva kratke trajnosti se podvrgavaju samo prvom postupku, tj. bistrenju, pri čemu se uz izdvajanje suspendiranih čestica provodi i djelomična biološka, a prema potrebi i koloidna stabilizacija. Osnovni postupci za bistrenje piva su filtracija i centrifugiranje (separacija) kojima se uklanjaju stanice kvasca, proteini i hmeljne tvariTipovi suvremenih filtera:1. naplavni2. slojni3. modulni, filtri s ulošcima i membranski filtri-svojstva: -kapacitet 4-5 hL/h m2

-aseptični uvjeti rada (onemogućena kontaminacija i dodir sa zrakom)-minimalni gubici CO2 (postavljanje prethladnjaka, 0-1°C, konstantan tlak)-postizanje zadovoljavajuće bistrine piva

1. NAPLAVNI FILTRIFiltracioni ulošci od celuloze i pamuka koji se prvo naplavljuju s grubim Kieselguhrom (primarni naplavni sloj, 300-500g/m2). Tijekom filtracije se obnavlja filtracioni sloj naplavljivanjem s finim kieselguhrom koji je pomiješan s pivom. Nakon 12-16 sati se napune komore filtera i poveća se razlika tlaka na ulazu i izlazu, te se prekida filtracija-važno: spriječiti dodir piva sa zrakom 45 hL piva + 1L zraka = 0,1 mg O2/L (gornja granica kemijske stabilnosti)-ne uklanjaju sve moIzvedbe:a) Ramski/pločasti horizontalni filterb) Vertikalni s okruglim pločama ili svijećama:c) Mrežasti/sitasti filteri2. SLOJNI FILTAR / FILTAR SA SLOJNICAMA (biološki ili EK-filtri)Filtraciono sredstvo su čvrste ploče od papira s velikim sadržajem azbesta ili specijalnih anorganskih vlakana (fina poroznost). Zbog opasnosti od začepljenja se filtrira samo pivo koje je već filtrirano. Često se slojni filtri stavljaju iza naplavnog filtra radi sjajne filtracije (bistroća ispod 0,5 EBC).a) slojnice od celuloze i Kieselguhra:

-gruba filtracija-fina filtracija –zadržava 90% kvašćevih stanica-sjajna/polirajuća filtracija – zadržava uglavnom kvašćeve stanice-sterilna filtracija – zadržava bakterije

13

-mane: -ograničena mogućnost regeneracije slojnica-prostor, ljudski rad (manualno čišćenje)-visoki troškovi-kapacitet je ovisan o konc, čestica (broju mo)

b) filtri s uloškom-uložak u obliku svijeće (usukana beskonačna traka od polipropilena ili najlona velike površine); pore se smanjuju od površine prema unutrašnjosti-debeli uložak (pore se smanjuju od površine prema unutrašnjosti)3. MEMBRANSKI FILTERI-fine membrane na poroznim nosačima-dinamička filtracija (pivo pod pritiskom prelazi preko, ne kroz, membrane i tako je čisti), unakrsna ili tangencijalna filtracija-reverzna osmoza (voda, niskoalkoholno pivo)-dijaliza (niskoalkoholno pivo)-mikrofiltracija (pivo iz kvasca)-završna filtracija/sterilna (rijetko pivo)-celulozne esterske membrane-polisulfonske membranePrincipi:1) Prosijavanje ili površinska filtracija-zadržavanje čestica u porama filtracijskog sloja (mali kapacitet, slojna/membranska filtracija)-obnavljanje površine filtracijskog sloja (naplavna filtracija) – povećanje kapaciteta2) Dubinska filtracija-zadržavanje čestica u porama filtracijskog sloja zbog:

a) većeg promjera čestica od promjera pora (postepeni pad kapaciteta)b) adsorpcije – čestice manje od pora, gravitacijsko taloženje, električni naboj, Van der Waalsove sile

20. Postupci dorade piva.Pod doradu piva spadaju slijedeći postupci:1. Izdvajanje suspendiranih čestica (pivski kvasac, proteinske čestice, strani mo)2. Koloidna stabilizacija (za dugotrajnost piva)-uklanjanje sastojaka koji mogu izazvati zamućenje piva u ambalaži pri dužem čuvanju-posljedica koagulacije bjelančevinastih koloida-smanjuje se sadržaj visokomolekulskog dušika pomoću adsorbenasa, uporabom proteaza, dodatkom tanina ili dodatkom reduktaza3. Biološka stabilizacija-uklanjanje ili inaktivacija svih prisutnih mo koji bi mogli zamutiti ili pokvariti pivo otočeno u ambalažu-pasterizacija ili mehaničko uklanjanje EK-filterima4. Stabilizacija okusa-sprečavanje oksidativnih procesa u pivu otočenom u ambalažuBroj postupaka dorade ovisi o trajnju i uspješnosti odležavanja/doviranja i dozrijevanja piva

14

25. Stabilizacija piva. Vrste nestabilnosti i osnovni postupci stabilizacijeStabilizacija piva se provodi pri doradi piva kada se uklanjaju suspendirane čestice i koloidna i biološka nestabilnost, te se provodi stabilizacija okusa kako bi pivo pod specifičnim uvjetima ostalo nepromijenjeno po izgledu i okusu određeno vrijeme.1. Izdvajanje suspendiranih čestica (pivski kvasac, proteinske čestice, strani mo)2. Koloidna nestabilnost i stabilizacija (za dugotrajnost piva)-uklanjanje sastojaka koji mogu izazvati zamućenje piva u ambalaži pri dužem čuvanju-npr. polipeptidi, polifenoli, polisaharidi, mineralne tvari1. povratna (hladna) mutnoća-pivo se pri temperaturama od -2 do -5°C zamućuje zbog reakcije između proteina i polifenola pri čemu nastaju proteinskopolifenolni kompleksi-nestaje pri sobnoj temperaturi (20°C)-starenjem piva može priječi u nepovratnu, trajnu mutnoću2. trajna mutnoća-oksidativna: R C6H4(OH)2 + ½ O2 → R C6H4O2 + H2Opotresna, starosna, metalna, pasterizacijska3. oksalna mutnoća: nepravilni (amorfni) kristali Ca-oksalata3. Biološka nestabilnost i stabilizacijaUklanjanje ili inaktivacija svih prisutnih mo koji bi mogli zamutiti ili pokvariti pivo otočeno u ambalažu. Biološku nestabilnost čine mo:a) štetni za potrošača (Pravilnik o mikrobnim standardima za namirnice)b) štetni za pivo (interni standardi)-mikrobiološki standard (broj živih stanica):

-aerobne mezofilne bakterije 102/mL-Salmonella sp 0/20 mL-Enterobacteriaceae manje od 1/mL-kvasci: mane od 1/mL

-pivo treba biti zdravstveno ispravno, proizvedeno i otočeno u primjerenim higijenskim uvjetima, te biološki stabilno-biološki stabilno pivo ne sadrži žive mikrobne stanice, ima visok Sp, sadrži malo otopljenog CO2 (do 0,5 mg/L), nije sekundarno zagađeno (punjači, čepovi, boce)4. Kemijska (organoleptička) nestabilnost i stabilizacija okusa-sprečavanje oksidativnih procesa u pivu otočenom u ambalažuBroj postupaka dorade ovisi o trajnju i uspješnosti odležavanja/doviranja i dozrijevanja piva

26. Postupci biološke stabilizacije pivaa) postupci povezani s bistrenjem piva (filtracija):Filteri:-sita, metalne ili suknene tkanine, filtarske marame i ploče, filtarski slojevi, membrane, porozna tijela, visokoporozni nosači-tipovi: naplavni, slojni, modulni (filteri s ulošcima i membranski filteri)-naplavna filtracija (dubinska): ramske filtar preše, vertikalni svječasti filtar, uz pomoćno sredstvo (dijatomejska zemlja)-slojna filtracija (površinska filtracija s filtarskim pločama različite veličine pora), za trajnije pivo

15

b) postupci nakon bistrenja (pasterizacija):-protočna pasterizacija (cijevni/pločasti pasterizatori), 68-72°C kroz 30-60 sec:

-pivo mora biti koloidno stabilizirano, sigurno za nepovratne boce, opasnost od sekundarnog zagađenja

-tunelska pasterizacija, 60-62°C kroz 10-20 min-pivo u bocama/limenkama, okus po kruhu, pasterizaciji, pojačane boje-pivo mora biti koloidno stabilizirano, otočeno bez prisustva kisika ili stabilizirano dodatkom reduktola (askorbinska kiselina)

-konzerviranje, K-sorbat, sorbinska kiselina, Na-benzoat, SO2

-usporavanje rasta mo-ograničena primjena (zakonska ograničenja)-ograničena trajnost

Biološki stabilno pivo ne sadrži žive mikrobne stanice, ima visok Sp, sadrži malo otopljenog CO2 (do 0,5 mg/L), nije sekundarno zagađeno (punjači, čepovi, boce)

27. Postupci koloidne stabilizacije pivaTehnološke mjere:-snižavanje pH sladovine i mladog piva-povećanje nekarbonatne tvrdoće vode upotrebom Ca-soli-korištenjem slada s niskim sadržajem oksalata-dobra razgradnja škroba i proteina pri ukomljavanju-visok Sp piva-mala koncentracija kisika sladovini-kontrolirana aeracija sladovine-odsustvo kisika pri filtraciji i punjenju u ambalažu-filtracija i skladištenje piva pri sniženoj temp (koloidna stabilnost ovisi o temperaturi)Primjena sredstva za stabilizaciju: bentoniti, silikageli, polivinilpirolidon1. Izdvajanje proteinskih spojeva pomoću adsorbenasa:-bentoniti (aluminijski silikati: Deglutan, Bentopur, Disalbumin...)

-30-200 g/hL, dodaje se u ležni tank 8 dana prije točenja-poliamidne smole (Perlon, Najlon)

-10 g/hL, dodaje se u ležni tank (kratko vrijeme kontakta)-visoka cijena, mogu djelovati na boju, okus, pjenu

-preparati kiselgela (stabifix)-dodaje se u ležni tank ili u toku filtracije

2. Razgradnja proteinskih spojeva pomoću proteolitičkih enzima-3-10 g/hL, u ležni tank 7-14 dana prije točenja ili nakon filtracije u tlačnom tanku-enzimi izolirani iz biljnog materijala npr. ječma-otapaju se u pivu, pa su zabranjeni u nekim zemljama

3. Taloženje proteina dodatkom tanina-5g/hL, u ležni tank 14 dana prije točenja-prekomjerno doziranje smanjuje postojanost pjene, mijenja boju i gorčinu

4. Sprečavanje oksidacije piva dodatkom reduktona (askorbinska kiselina)-3-20 g/hL, dodaje se u tlačni tank-ne izaziva promjenu okusa i mirisa, potpuno neškodljiva

5. Izdvajanje polifenola adsorbensima (polivinilpirolidon)-dodaje se u posudu za doziranje tijekom filtracije

16

28. Postupci organoleptičke stabilizacije pivaUzrok nestabilnosti okusa je oksidacija sa kisikom. Ograničava se kontakt piva s kisikom, pa se u suvremenim pivovarama umjesto zraka koristi CO2 za sve izobarometrijske operacije. Koncentracija otopljenog kisika mora biti manja od 0,340 mg/L. Zrak iz grla se istjeruje ubrizgavanjem 1 mL vruće vode. Primjena deaerirane vode i antioksidanata.Pivo u doticaju s kisikom stari, pri čemu se povećavaju koncentracije karbonilnih spojeva, što uzrokuje ustajali okus. Starenje se ubrzava povišenjem temperature: pri 20°C ostari za 8-10 dana, a pri 30°C za 2-4 dana).

22. Nabrojite nusproizvode u proizvodnji piva i njihovu primjenu.1. Pivski trop i vrući talog iz sladovineNakon ekstrakcije i ispiranja na svakih 100 kg slada upotrebljenog za ukomljavanje zaostaje 125-130 kg vlažnog tropa (75-80% vode) koji zauzima volumen od 720-780L. U tropu, zaostaje 20-25% od ukupne suhe tvari slada. Pivovare prodaju vlažni trop kao stočnu hranu ili ga suše. Prvo se prešanjem uklanja 40-50% prisutne vode, a zatim se suši pri 60°C do 8-10% vode. Za sušenje 1 kg vlažnog tropa treba oko 0,6 kg pare. Izdvojena voda sadrži oko 5% fine proteinske tvari. Oko 65% se izdvaja centrifugiranjem i dodaje tropu kako bi se povećao njegov sadržaj proteina. Preostala voda se u nekim pivovarama vraća u varionicu.2. Pivski kvasac (iz vrionog i ležnog podruma)Nakon vrenja zaostaje 1,5-2,0 kg vlažnog kvasca sa 12-15% suhe tvari po hL mladog piva. Talog kvasca sadrži 45-60% piva, koje se izdvaja separacijom ili filtracijom na ramskim odnosno vakuum filtrima. Kvasac je visokovrijedan izvor proteina i vitamina (pogotovo B-skupine), pa se termolizira i suši, te koristi kao krmni ili prehrambeni kvasac. Za prehrambene svrhe treba prvo ukloniti gorčinu pranjem s vodom kojoj je dodano natrijevog bikarbonata. Koristi se za proizvodnju kvaščevog ekstrakta, izolaciju 3,5' nukleotida ili direktno u proizvodnji juha, umaka, keksa, kruha, mesnih prerađevina, medicinskih preparata za liječenja skleroze, rahitisa, avitaminoze, tena i sl.3. Ugljični-dioksidPrilikom vrenja se razvija skoro čist ugljični dioksid, (s neznatnim količinama primjesa), pa se može koristiti u pogonu, nakon relativno jednostavnog pročišćavanja. Iz 1 hL 12%-tne sladovine nastaje 3-3,5 kg CO2, a prikupi se oko 1,5 kg CO2/hL. CO2 se koristi za sve izobarometrijske operacije umjesto zraka, a za to treba do 1 kg CO2 po 1 hL piva.4. Hmeljni trop, dijatomejska zemlja, otpadne vodeDobiva se od 6-15 hL otpadne vode po 1 hL proizvedenog piva i ta se voda razlikuju po količini i sastavu od pogona do pogona. Otpadne vode sadrže u suspenziji i otopini smjesu piva, sladovine, tropa, proteinskih taloga, kvasca, dijatomejske zemlje, sredstva za pranje i dezinfekciju. Obično se prije obrade odvoji pivski kvasac i proteinski talozi (zbog daljnjeg korištenja). Na taj način otpadna voda postaje siromašna na dušiku, te se miješa s komunalnom otpadnom vodom i zajednički biološki obrađuje. Nastoji se smanjiti zagađenost otpadnih voda uz istovremeno uklanjanje ili recikliranje organskog materijala i same vode na nekoliko načina:1. Smanjenje ukupnog volumena otpadnih voda pažljivim gospodarenjem s vodom u pogonu, a naročito recirkuliranjem rashladne vode2. Iskorištavanje nusproizvoda, posebno kvasca i taloga3. Izbjegavanje prolijevanja i ispiranja prolivenih međuproizvoda i proizvoda4. Recirkulacija vode za pranje, primjena protustrujnog pranja5. Modifikacija osnovnog tehnološkog procesa i prilagođavanje potrebama obrade i recirkulacije otpadnih voda i nusproizvoda.

17

U svakom pogonu treba otpadne vode podvrgnuti minimalnom tretmanu koji obuhvaća: taloženje suspendiranih čestica i neutralizaciju lužnatih voda (nakon pranja) pomoću otpadnog CO2 iz vrioništa

21. Koje vrste gubitaka razlikujemo u proizvodnji piva? Objasnite uzroke tih gubitaka po proizvodnim fazama.1. Faza proizvodnje sladovine: (4,4-16,75%)

-kontrakcija zbog hlađenja-isparavanje pri kuhanju-dodatak hmelja (ostatak u hmeljnom tropu), Rj: prešanje, ispiranje-vrući talog, Rj: prešanje, ispiranje, centrifugiranje, vraćanje taloga u varionicu-manipulacije sladovine (kvašenje stijenki posuda i cjevovoda, prolijevanje)

2. Glavno vrenje piva: (1-4%)-pjena-biosinteza biomase kvasca-istaloženi kvasac (gusta suspenzija pive i kvasca)-močenje posuda i cijevi-Rj: izdvajanje piva iz taloga filtracijom ili centrifugiranjem

3. Doviranje piva: (0,5-1,5%)-istaloženi kvasac-kvašenje-Rj: izdvajanje piva iz taloga

4. Dorada piva: (0,4-1,0%)-filtracija, Rj: kontrola naplavljivanja filtra, sukcesivno vraćanje prvog filtrata

5. Točenje piva: (0,8-2,5%)-prolijevanje-kvašenje-lom boca

Prividni gubici su izazvani kontrakcijom sladovine zbog hlađenja i isparavanja uslijed kuhanja i širenjem koltla prilikom zagrijavanja. Tu dolazi do promjene volumena, ali ne do gubitka suhe tvari (ekstrakta iz slada). Kod stvarnih gubitaka dolazi do gubitka suhe tvari, sladovine ili piva.

18

23. Koje mikrobne kontaminante susrećemo u proizvodnji piva? Navedite proizvode njihovog metabolizma po pojedinim fazama tehnološkog procesa proizvodnje piva.

Tehnološka faza procesa

Kontaminanti Proizvodi metabolizma

Konačni efekt na sladovinu ili pivo

Ukomljavanje termofilne bakterije mliječne kiseline

acetaldehidetanolmliječna kiselinaglicerol

promjena okusa: -smanjenje pH,-povećanje kiselosti

Hlađenje i taloženje sladovine

koliformne bakterijeEscherichia sp.

mliječna kiselinaoctena kiselinaetanolsumporovodikamonijak

promjena arome i okusa:-slatkast okus-miris na kupus-miris po celeru-fenolni miris

koliformne bakterijeKlebsiella sp.

acetomliječna kis.acetoin2,3-butandiol

bakterije mliječne kisPediococcus sp.Lactobacillus sp.

mliječna kiselinadiacetilglicerol

-kiselost-mutnoća-miris po medu ili maslacu

bakterije octene kisAcetomonas sp.

octena kiselinaglukonska kiselina

-smanjenje pH-povećanje sadržaja ukupnih i hlapivih kiselina

Obesumbacterium proteus

dimetilsulfid -miris po pastrnjaku

Glavno vrenje bakterije octene kisAcetomonas sp.Acetobacter sp.

octena kiselinaglukonska kiselinaCO2

voda

-promjena pH-povećanje sadržaja ukupnih i hlapivih kiselina

Bakterije mliječne kisLactobacillus sp.

mliječna kiselinaoctena kiselinagliceroldiacetil

-kiselost-mutnoća-miris po medu ili maslacu

Zymonas anaerobia etanolacetaldehidsumporovodik

-miris po gnjilim jabukama

«divlji kvasci» etanolesteriviši alkoholidiketoni

-esterski miris-neugodan okus i miris

Odležavanje i otočeno pivo

kao kod glavnog vrenja

-neugodan miris-pojava zamućenja-pojava taloga

19

24. Koja se dezinfekcijska sredstva koriste u pivovarama? Koje osobine moraju imati ta sredstva?U pivovarama se za dezinfekciju koriste-formalin, sredstva koja sadrže klor, sredstva na bazi joda, sredstva na bazi kvaternih amonijevih soli, peroctena kiselinaDezinfekcijska serdstva za pivarske svrhe moraju biti:-sposobna da inaktiviraju patogene i sve druge mikroorganizme koji mogu utjecati na kvalitetu i upotrebljivost gotovog proizvoda – piva-efikasna u kratkom vremenskom intervalu u uvjetima pogonskih temperatura-u odgovarajućim koncentracijama netoksična prema radnom mikroorganizmu-bez utjecaja na okus i miris piva, te trajnost tehnološke opreme-jeftina, sigurna, pogodna za rukovanje i lako dobavljiva-pogodna za brzo određivanje njihove koncentracije u otopinama, kako bi se aktivna koncentracija lako održavala stabilnom-dugotrajnog djelovanja da bi mogla sačuvati očišćene površine od naknadnog zagađenjaOvim zahtjevima najviše odgovaraju klor i njegovi preparati:-klor dioksid ClO2

-plinoviti klor Cl2

-kalcijev hipoklorit Ca(OCl)2

-kalcijev klorid hipoklorit CaCl(OCl)-natrijev hipoklorit NaOCl + H2O-anorganski kloramini NH2Cl, NHCl2, NCl3

-organski kloramini: paratoluol sulfokloramid, parabenzol sulfokloramid i njihove natrijeve soli

20

29. Uvjeti za proizvodnju octa pomoću bakterija octene kiseline (koncentracija etanola, temperatura, potreba za kisikom).Proces oksidacije etanola provode bakterije octene kiseline iz roda Acetobacter. Mogu se uzgajati u prirodnim ili kemijski definiranim podlogama.pH-vrijednosti:-optimum za rast i oksidaciju etanola za A. aceti iznosi 5,3-5,6-pH vrijednosti podloge u proizvodnji iznose 2,5-3,0Etanol:-kemijski definirane podloge: 23,7-39,5 g/L rafiniranog etanola ovisno o željenoj koncentraciji octene kiseline (uobičajena konc etanola od 10-13%). Podloga sadrži i glukozu 1-2 g/L, octenu kiselinu 50-70 g/L(izvor C i snižava pH - sprječava kontaminacije), te dodatke, specijalna hranjiva kao što su kvasni i sladni ekstrakt (kompleksni izvori dušika), KH2PO4, MgSO4 x 7H2O, Ca-pantotenat, amonijeve soli (NH4)2PO4 i ioni metala u tragovima (Fe2+, Co2+, Cu2+, Mn2+) koji omogućuju rast Acetobacter vrsta. Specijalnim hranjivima unosimo prekursore kako bi se smanjila potrošnja energije za njhovu sintezu glukoneogenezom.-prirodne podloge: voćna vina, vino, medovina, prevrela melasa i prevrela nehmeljena sladovina moraju imati koncentraciju etanola višu od 45 g/L, a SO2 max 1 mg/L-primjenom viših koncentracija etanola otežana je tvorba bakterijske kožice čija je posljedica nepotpuna oksidacija etanola-ako se koncentracija etanola snizi ispod 1-2% (donja granična vrijednost:2,4-4,0 g/L) dolazi do oksidacije octene kiseline i estera čime se gubi aroma i okusTemperatura uzgoja se najčešće kreće od 28-30°C. Ispod 15°C specifične brzine rasta i oksidacije etanola su smanjene, a iznad 42°C rast je zaustavljen ali se oksidacija etanola još uvijek odvija (stanice su biokonvertori). Industrijski sojevi teško podnose nagle promjene temperature. Proces oksidacije etanola u octenu kiselinu je egzoterman (494,24 kJ/mol), pa je potrebno hlađenje.Bakterije octene kiseline su izrazito aerobni mikroorganizmi sa velikom potrebom na kisiku. Nedostatak kisika na vrlo kratko vrijeme izaziva nepovratni prekid industrijskog procesa. Vrijeme koje bakterije mogu ostati bez dovoljno kisika ovisi o sadržaju octene kiseline i etanola u podlozi u tom trenu, ali smije trajati najviše oko 20-60 sekundi. Što je koncentracija etanola niža (bliža donjoj graničnoj vrijednosti 2,4-4,0 g/L), kraće je vrijeme koje bakterije mogu ostati bez kisika. Razlog osjetljivosti na anaerobne uvjete je u tome što svoje energetske potrebe zadovoljavaju praktički samo oksidacijom etanola, a utrošci energije su veliki (sinteza staničnih intermedijera glukoneogenezom, održavanje transmembranskog potencijala u uvjetima niske pH vrijednosti podloge). Zato i pad koncentracije etanola ispod 2,4-4,0 g/L izaziva iste posljedice kao i nedostatak kisika, uz istovremenu oksidaciju octene kiseline do CO2.

30. Proizvodnja octa u acetatoruAcetator: bioreaktor od nehrđajućeg Cr-Ni čelika, po konstrukciji sliči fermentorima za proizvodnju kvasca tipa Vogelbusch, sadrži mješalicu samousisnog tipa koja pomoću rotora raspršuje zrak i ravnomjerno ga raspoređuje preko cijelog presjeka posude (ima visok vol. koef. prijenosa kisika), automatska kontrola svih parametara: temp. i konc. etanola, sustav za automatsko pražnjenjei nadopunjavanje svježom podlogom ovisno o konc etanola, mehanički razbijač pjene, mjerenje količine ulaznog, recirkuliranog i izlaznog zraka. Mjerenje konc. Etanola se provodi uređajem GS-3 MOD. Brzina difuzije etanola kroz polupropusnu membranu u sondi je funkcija njegove konc. Plin nosač s druge strane membrane struji konstantnim protokom i odvodi etanol do poluvodičkog elementa koji mijenja otpor u ovisnosti o konc etanola.

21

U acetatoru se odvija proizvodnja octene kis submerznim postupkom pomoću bakterija octene kis koje provode oksidaciju etanola iz podloge. Puno je lakši prijelaz s jedne sirovine na drugu nego kod Fringsovog generatora, pa se mogu proizvoditi svi tipovi octa. Koristi se mješovita kultura bakterija octene kiseline i nesterilan zrak.Inokulacija novog bioreaktora:-priprema inokuluma1. iz lab čiste kulture, uzgojen u laboratorijskom bioreaktoru koji je dio proizvodne linije2. inokulacijom bioreaktora s matičnim octom iz drugog acetatora (tijekom kasne exp. faze čuvana u polupunom spremniku, problem malog broja aktivnih stanica)-podloga: 70-80 g/L octene kiseline i 40 g/L etanola, te ostale hranjive tvari-nakon inokulacije, podloga se aerira i nadopunjuje s etanolom po potrebi (dio se gubi s izlaznim zrakom, pa je potrebna uporaba kondenzatora ili ispiralice)-niski pH → spor rast bakterija μ=0,09 h-1, pa je bioreaktor spreman za polukontinuirani način proizvodnje za 2-6 dana (uspostavljeno proizvodno stanje)-započinje polukontinuirana proizvodnja (prati se promjena koncentracija EtOH i octene kis.)-kada konc. EtOH padne na 2,4-4,0 g/L, a postignuta je željena konc. octene kis., prazni se ⅓ do ½ korisnog volumena bioreaktora i nadopunjava se istom količinom svježe podloge (uz aeraciju i miješanje)-proizvod: alkoholni ocat sa 100-120 g/L octene kiseline (moguće 160-200 g/L)Prednosti:1. visoko iskorištenje (90-95% teorijsko)2. visok učinak (4-6% octene kiseline za 24 sata)3. jednostavna priprema sirovina (nema filtracije ni pročišćavanja)4. dobra kvaliteta5. iskorištenje sirovina s niskim sadržajem etanola6. jednostavan prijelaz s jedne sirovine na drugu7. lako pokretanje i zaustavljanje proizvodnje8. velika ušteda prostora, jednostavno upravljanje

31. Kvarenje i mane octaMane octa su posljedica loših sirovina ili materijala u opremi. Sadržaj željeznih iona od 100 mg/L izaziva tamnjenje i mutež u octu, te okus na metal. Sadržaj bakra od 1-5 mg/L izaziva zelenu boju povrća konzerviranog u takvom octu, te daje okus po metalu. Max dozvoljene konc tvari koje smetaju kvaliteti iznose: As i Pb 1 mg/kg, Cu+Zn i Fe 10 mg/kg , te etanola 3,945 g/L.Kvarenje najčešće izazivaju bakterije octene kiseline koje su zaostale u gotovom octu ili kontaminanti. A. pasteurians izaziva zamućenje i stvara debele kožaste prevlake. A. aceti zamućuje ocat i ima svojstvo peroksidacije.Octena jeguljica Anguillula aceti je malen nematod, crvolik i vodnjikav, indikator loše higijene. Najčešće se nalazi u generatoru te u posudama za odležavanje gdje oštećuje bakterijski film, a asimilira alkohol i octenu kiselinu. Neškodljiva je za čovjeka. Uklanja se pasterizacijom i filtracijom te održavanjem anaerobnih uvjeta u posudama za odležavanje.Octene grinje su česte u starim pogonima sa generatorima (prisustvo vlage i zraka). Brzo se razmnožavaju, a najefikasnije sredstvo je sterilizacija parom.Octene mušice su organizmi iz roda Drosophilla. One prenose nepoželjne sojeve bakterija octene kiseline. Uništava ih se insekticidima, a najbolje je spriječiti njihov ulazak u pogon postavljanjem odgovarajućih mreža.

22

32. Vrste i svojstva bakterija octene kiselineU bakterije octene kiseline ubrajamo mo iz porodice Acetobacteriaceae koja je podijeljena u dva roda: rod Acetobacter i rod Gluconobacter (ne oksidiraju acetat i laktet do CO2, imaju polarno smještene flagele ili su nepokretljive). Bakterije iz roda Acetobacter oksidiraju acetat i laktat do CO2 i imaju peritrihno smještene flagele ili su nepokretljive. Rod ima 4 vrste: A. aceti, A. liquefacijens, A. pasteurians i A. hansenii. To su gram negativni štapići koji ne stvaraju endospore. Uvijek imaju oksidativni metabolizam. Šećere metaboliziraju heksoza-monofosfatnim putem i ciklusom trikarbonskih kiselina (fosfofruktokinaza ne postoji). Tako pribavljaju ishodišne međuspojeve za sintezu staničnih sastojaka. Oksidiraju etanol do octene kiseline, a acetat i laktat do CO2 i vode. Najbolje rastu na etanolu, glicerolu i laktatu kao izvoru C. Kada bakterije rastu na etanolu kao jedinom izvoru ugljika, međuspojevi potrebni za sintezu staničnih sastojaka se sintetiziraju glukoneogenezom. Enzimi koji sudjeluju u oksidaciji etanola u octenu kis su alkohol-dehidrogenaza i aldehid-dehidrogenaza. Ne trebaju esencijalne aminokis i ne mogu ih koristiti kao jedini izvor ugljika i dušika. Ovisnost o faktorima rasta je u vezi s izvorom ugljika u podlozi. Rastu li na glukozi, faktori rasta nisu potrebni. Bakterije iz roda Acetobacter ne rastu na kompleksnim hranjivim podlogama (kvašćev ekstrakt, pepton) ako nema dodatnih izvora ugljika. Optimalna temperatura za njihov rast je 25-30°C, a optimalna pH vrijednost podloge 5,4-6,3.Sojevi koji se koriste za industrijsku proizvodnju trebaju imati slijedeća svojstva:

-da podnose nisku pH-vrijednost podloge-da lako rastu u poslogama sa etanolom i octenom kiselinom-da brzo oksidiraju etanol u octenu kiselinu kod visokih koncentracija supstrata i produkta (80-120 g/L)-da nemaju izraženu sposobnost oksidacije octene kiseline do CO2

-da ne formiraju sluzave i druge tvari koje se talože i zato smetaju filtraciji

33 i 36. Biomasa bakterija, plijesni, algi i viših gljivaJednostanične alge:-fotosintetski organizmi, klorofil, vežu CO2 iz zraka koji uz pomoć sunčeve svjetlosti prevode u ugljikohidratePrema boji i obliku kromatofora se dijele na:1. Zelene alge:-Chlorella i Scendesmus proizvode proteine visoke prehrambene vrijednosti koje se koriste za prehranu životinja (proučavanja: dodatak ljudskoj prehrani)-njihov kemijski sastav ovisi o izmjenama u režimu osvjetljenja, prisutnosti CO2 i N2, te temp-antibiotik klorelin (Chlorella)-izučava se primjena Chlorella za regeneraciju zraka u svemirskim brodovima-pigment hondrilasterol iz Scendesmus – industrijska boja2. Modrozelene alge-proizvodnja cijanostimulina koji pomaže kod zarastanja rana i uklanjanja nekrotičnog tkiva-neke imaju sposobnost vezanja atmosferskog dušika (obogaćivanje tla)-proizvodnja baktericidnih tvari3. Smeđe alge:-alginska kiselina (polisaharid iz stanične stijenke u obliku Ca, Mg ili Fe soli koje nisu topive u organskim otapalima, a glavna osobina im je viskoznost)-primjena u prehrambenoj, farmaceutskoj, kozmetičkoj, tekstilnoj i kožarskoj industriji radi svojstva plastifikacije, stabilizacije i emulgiranja

23

4. Crvene alge:-agar (do 60% s.tv.): smjesa agaroze i agaropektina (primjena u bikrobiologiji i prehrambenoj ind. zbog želatinizirajućih svojstava)-fikoeritrin – pigment crvene bojeUzgoj biomase algi:-mogu rasti autotrofno i heterotrofno-dodatak izvora dušika (nitrati, urea) i elemenata nužnih za vezanje dušika (Fe, Ca, B, Mo, Co), te elemenata za fotosintezu (Mg, Fe, Cl, Zn, V)-bitna je izmjena perioda svjetlost (do 18 h, sinteza ugljikohidrata)-tama (dioba stanica), te intenzitet i valna duljina svjetlosti-optimalni uvjeti: temp=25˚C, pH=6-6,8-trajanje uzgoja: 7-21 danBakterije:-mogu metabolizirati različite supstrate, čak i s jednim C-atomom-od svih mo sadrže najviše proteina, i do 80% s.tv.-obrada otpadnih voda-starter kulture u proizvodnji fermentiranih proizvoda (Lactobacilus acidophilus, Bifidobacterium bifidum, Streptococcus lactis, L. bulgaricus: u preradi mlijeka, kefira)-Rhizobium sp.: fiksira dušik, simbioza s leguminozama, uzgoj površinski i submerzno, pomiješaju se sa sjemenom-bakterijske spore B: thurigiensis: insekticid-vakcine-SCP: uzgoj biomase bakterije Methylophilus metylophora na metanolu kao izvoru ugljikaPlijesni:-mogu se ekonomično uzgajati na otpadnim vodama (ujedno način smanjenja BPK5)-rodovi Penicillium, Aspergillus, Fusarium, Rhizopus, Phycomyces, Mucor proizvode značajne količine lipida (20-50%) koji mogu činiti dio stanične strukture ili biti rezervni materijal stanice-uzgoj za proizvodnju masti se provodi u 2 stupnja:a)-razvoj obilnog micelija (prikladna hranjiva, pH=4-5,5, dobra aeracija)b) induciranje taloženja masti-pri kraju uzgoja se ↓ količina N (nitrati, CSL) i povećava C, glukoza i ksiloza (usmjeravanje prema biosintezi masnih kis), dodatak Mg i P, dobra aeracija-micelij plijesni se koristi kao dodatak stočnoj hrani (proteini, masti)-izvor enzima (α-amilaza iz Aspergillus sp.)-starter kulture za proizvodnju plijesnivih sireva (P. camemberti i P. roqueforti)-pažnja zbog mikotoksinaViše gljive:-razredi Bazidiomycetes, Ascomycetes-sadrže proteine, masti, vitamine (tiamin, riboflavin, niacin)-jedu se sporofori (plodna tijela): Boletus edulis (vrganj), Agricus bisporus (šampinjon), Morchella sp. (smrčak), Tuber (tartuf)-A. bisporus i Morchella sp. rastu na površini agarne podloge, ali mogu rasti i submerzno-submerzni uzgoj za proizvodnju instant juha (micelij Morchella raste u formi peleta i nakon sušenja ima okus prirodnih sporofora i upotrebljava se za instant juhe, dok A. bisporus raste submerzno kao homogeni micelij i nema karakterističan okus pravih šampinjona)

24

34. Mikrobna proizvodnja aminokiselina-2 pristupa:a) proizvodnja biomase sa što povoljnijim sastavom bitnih aminokiselina ili b) regulacija mikrobnog metabolizma prema nakupljanju određenih ak u podlozi u velikim količinama-za čovjeka su esencijalne: Ile, Leu, Lys, Met, Phe, Thr, Trp, Val (L-izomeri) i većina ih se danas može proizvesti mikrobnim putem-2 načina proizvodnje:1. direktna proizvodnja pomoću mo (podloga sadrži jeftine izvore C i N)2. konverzija prikladnih intermedijera u željene produkte pomoću mikrobnih enzima, te razdvajanje D, L-izomeraNagomilavanje ak u podlozi je posljedica neuravnoteženog metabolizma tj. nemogućnosti ugradnje određene ak u proteine, pa je većina proizvodnih mo auksotrofna (u podlogu se dodaju specifični metaboliti koji slijede nakon metaboličkog bloka). Auksotrofni mutanti se dobivaju mutacijom i selekcijom. Najviše se proizvode L-lizin i L-glutaminska kis. Tijekom uzgoja je primjećeno da se većina ak nakuplja nakon maksimalnog rasta, te da jako bitna količina specifične tvari rasta. Njena previsoka ili preniska konc znatno smanjuje prinos.L-lizin: (dodatak žitaricama i stočnoj hrani-proizvodi se:1. mikrobiološkom (enzimskom) dekarboksilacijom L-ε-diaminopimelinske kiseline (proizvedene mikrobiološkim putem)-u 1. stupnju se koristi auksotrofni mutant E. coli koji ne može sintetizirati enzim dekarboksilazu diaminopimelinske kiseline (DAP), a kao prototrof nije sintetizirao lizin dekarboksilazu (treba male količine lizina za rast, a nakuplja DAP-kis)-glicerol→L,L-DAP kis (nagomilava se nakon maksimalnog rasta)-podloga: kuk. ekstrakt CSL (dovoljna količina lizina), glicerol, DAF, CaCO3

-pH=7-8, a uzgoj traje 3 dana uz aeraciju na 28°C-u 2. stupnju se DAP dekarboksilira pomoću enzima DAP dekarboksilaze (E. coli prototrofi ili Aerobacter aerogenes)-mo ne proizvode enzim lizin dekarboksilazu-stanice prototrofa se nakon uzgoja odvoje od podloge centrifugiranjem i dodaju se podlozi u kojoj raste auksotrof. Toluol lizira stanice i enzim prijeđe u podlogu. Takva podloga se ostavi na 28°C bez aeracije 24h. DAP prelazi u l-lizin-optimalna konc lizina je 0,5 g/L, inače se stvaraju povratni mutanti, a veća količina djeluje na mehanizmom povratne sprege na DAP, što snižava prinos2. direktni mikrobiološki proces:-auksotrof C. glutamicum treba homoserin ili smjesu Thr i Met za rast-proizvodi 40 g/L lizina-lizin se ne razgrađuje jer nema lizin-dekarboksilaze-treba biotin u podlozi i može proizvoditi i glutamat-količina homoserina mora biti optimalna inače je usporen rast i sinteza lizina-L-aspartat-semialdehid se e pregrađuje u homoserin nego samo u DAP, a on u L-lizin

35. Uloga biotina u proizvodnji L-glutaminske kiselineIako proizvodni mikroorganizmi, Micrococcus glutamicus (Corynebacterium glutamicum) i Brevibacterium flavum (gram-pozitivni štapići ili koki, aerobi) nisu auksotrofi za biotin, trebaju biotin za rast i njegova početna konc je ključna za nakupljanje L-glutamina. Biotin je tzv. specifična tvar rasta, faktor koji kontrolira prinos L-glutamina i ako je njegova konc u podlozi manja ili veća od optimalne, prinos se smanjuje. Kada je njegova konc optimalna, nakupljaju se velike količine L-glutamata koje se kroz st. membranu izlučuju u podlogu, a

25

vrlo malo α-ketoglutarne i mliječne kiseline. Kod viška biotina, rast je bujan, st. membrana postaje nepropusna za L-glutamat, pa njegove povećane konc u stanici inhibraju daljnju sintezu, a glavni proizvod je mliječna kis. Optimalna količina biotina ovisi o vrsti i soju mo, te o izvoru ugljika u podlozi: glukoza (3μg/L biotina), acetat (0,3μg/L). Potreba za biotinom se može nadomjestiti oleinskom kiselinom, destibiotinom ili biotinsulfoksidom.-Corynebacterium glutamicum i Brevibacterium flavum imaju sličnu metaboličku aktivnost:glukoza→2piruvat→acetil-CoA + oksalacetat→citrat→izocitrat→α-ketoglutarat→glutamatpiruvat dehidrogenaza i p karboksilaza, citrat sintaza, akonitat hidraza, izocitrat dehidrogenaza (NADP+→NADPH+CO2), glutamat dehidrogenaza (NH4

++NADH→ NADP+)a) kad stanice metaboliziraju glukozu aerobno, glavni produkt je L-glutamat, a α-ketoglutarna kad nema NH4

+

b) ne mogu oksidirati L-glutamat iako sadrže glutamat dehidrogenazuc) sadrže sve enzime TCA osim α-ketoglutarat dehidrogenaze, pa nema TCAPodloga:-5-10% glukoze ili saharoze (octena kis, etanol, melasa ili hidrolizirani škrob)-amonijevi ioni (dodaju se postepeno tijekom uzgoja jer inhibiraju sintezu)-anorganske soli (Mg, Fe i Mn-sulfat, KH2PO4)-biotin do 5 μg/L-pH=7-8, temp=30-35˚C-uzgoj traje 2-3 dana

38. Proizvodnja prehrambene mliječne kiseline.Upotreba:-Ca-laktat – prašci za dizanje tijesta, dodatak hrani za životinje-Ag-laktat –antiseptik-etillaktat – otapalo za nitrocelulozu-ukiseljavanje namirnica u domaćinstvu (krastavci, kupus, masline) i industriji-mliječne prerađevine-čista MK u prehrambenoj (bezalkoholna pića), kemijskoj (plastične mase), kožarskoj indSvojstva:-ubija saprofitne mo u koncentraciji od 1%, a u konc od 2% i BMK-ima prijatan, kiseo okus, bez mirisa je-miješa se s vodom, alkoholom, eterom, ne kristalizira iz otopine, lako polimerizira-2 konfiguracije: D i L i 2 optički aktivna stereoizomera:L-konfiguraciju metaboliziraju ljudi i životinje. Mliječna kiselina dobivena fermentacijom je racemična smjesa (mo proizvode racemazu).BMK:-nisu patogene, pa se upotrebljavaju u proizvodnji hrane-pogoduje im visoka konc soli (NaCl) i anaerobni uvjeti-radni mo su iz porodice Lactobacillaceae (gram+, nesporogene)-fermentacija im je jedini način dobivanja energije, jer nemaju ni citokrom, ni hem, ni slične oksidacijske sustave. Auksotrofni su za mnoge faktore rasta (dodatak sladnih klica u podlogu). Za proizvodnju se upotrebljavaju homofermentativni mo (L. delbrueckii, L. bulgaricus) koji proizvode samo tragove drugih produkata uz mliječnu kiselinu.Homolaktična fermentacija: glukoza + 2ADP + 2Pi → 2 laktat + 2ATP + 2H2O-MK vrenje se zasniva na razlici u toleranciji između BMK i ostalih mo prema MK-u početku se uz BMK razmnožavaju i drugi mo, no s porastom konc. mliječne kiseline smanjuje se broj ostalih mo i na kraju ostaju samo BMK

26

Tipična podloga:-izvor C: maltoza, sirutka (L. bulgaricus, 4% laktoze, 45-50°C), saharoza (L. delbrueckii, 45-50°C) ili glukoza (L. delbrueckii) → kod drugih izvora ugljika (melasa, sirutka, hidrolizati škroba) mogu biti prisutne nečistoće koje ometaju izolaciju i pročišćavanje mliječne kiselina (mogu uzrokovati racemizaciju)-10-15% glukoze, 10% CaCO3 (neutralizacija mliječne kiselina, jer BMK ne podnose preko 2%), sladne klice (izvor dušika i faktora rasta) ili (NH4)2HPO4

-nacjepljivanje s 5% (v/v) cjepivaProizvodnja:-u fermentoru od nehrđajućeg čelika (korozivna mliječna kiselina)-šaržno ili šaržno s pritokom supstrata (izvor C i CaCO3)-45-50°C (termofili)-kontaminacija nije problem zbog uvjeta uzgoja (visoka temp i niski pH)-pHpočetni=6,5, pHkrajnji=5,8-6,0 (zbog CaCO3)-miješanje (ali ne i aeracija) da bi CaCO3 reagirao s MK čim nastane, stvaranje Ca-laktata-fermentacija traje 4 dana ili kraće (čim se potroši šećer)-iskorištenje procesa: oko 90% teorijskog-mikrobna proizvodnja MK je anaeroban proces, ali su bakterije mikroaerofili, pa nije potrebno osigurati strogo anaerobne uvjeteIzolacija MK:-dodatak CaCO3, do pH=10, sva kiselina prelazi u Ca-laktat, unište se bakterije, koaguliraju proteini u podlozi, zagrijavanje podloge i filtracija, uklanjanje viška CaCO3

-filtrat se pročišćava (4 različita postupka):1. koncentriranje filtrata i kristalizacija Ca-laktata-dodatak H2SO4 da se ukloni višak CaCO3 u obliku Ca-sulfata-rekristalizacija MK u obliku Ca-laktata-dodatak aktivnog ugljena (uklanja obojene nečistoće), uparavanje-druga faza: dobivanje Zn-soli MK (niža topivost)2. ekstrakcija slobodne MK direktno iz podloge s izopropileterom (protustrujna kontinuirana)-izolacija iz izopropiletera protustrujnim pranjem otapala s vodom3. obrada s metanolom i destilacija metil-estera mk (odvajanje od podloge), te hidroliza estera grijanjem u vodenoj otopini. MK se dobije iz vodene otopine isparavanjem vode, a metanol destilacijom4. prevođenje u sekundarne i tercijarne alkilamine MK, te ekstrakcija iz vodene otopine organskim otapalima. Otapalo se ukloni isparavanjem, sol se razgradi do slobodne mliječne kiselineTehnička ili sirova mliječna kiselina: - obojeni proizvod u vodenoj otopini koncentracije 20-80%. Pripremljen pomoću H2SO4 koja uklanja Ca iz Ca-laktata. Ca-laktat se dobije grijanjem i filtracijom fermentirane podloge. Zatim slijedi filtracija, koncentriranje i ponovna filtracija da se ukloni Ca-sulfat. Ima mnogo nečistoća, ali se koristi za uklanjanje vapna sa depiliranih koža u kožarskoj industriji (čistoća nije bitna)Prehrambena ili jestiva mliječna kiselina: ima boju slame, koncentracije 50-80 %. Dobiva se dodatnim pročišćavanjem tehničke mliječne kiselineUpotreba bezbojne, jako čiste MK u proizvodnji plastičnih masa. Prodaje se kao 50-80%-tna

27

37. Mliječno-kiselo vrenje i njegova primjena u konzerviranju povrćaUspostavljaju se uvjeti koji pogoduju razvoju BMK (NaCl, anaerobni uvjeti). Na početku su uz BMK s povrća (L. arabinosus, L. brevis, L. bucheri, L. casei, L. fermenti) prisutni i drugi mo, a s povećanjem koncentracije mliječne kiseline dolazi do povećanja broja BMK, a smanjenja broja ostalih prisutnih mikrobnih vrsta (stvaraju se uvjeti za mMK fermentaciju).BMK, 4 roda: Streptococcus, Pediococcus, Leuconostoc (g+ koki) i Lactobacillus (g+ bacili)-kemoorganotrofi, rastu samo na kompleksnim podlogama-termofili (40-50 C) i mezofoli (28-45 C)-metabolizam: -homofermentativan (glikoliza)

-heterofermentativan (fosfoketolazni put)-pretežno Leuconostoc sp.

Homolaktična fermentacija: glukoza + 2ADP + 2Pi → 2 laktat + 2ATP + 2H2OHeterolaktična fermentacija:a) fosfoketolazni putglukoza → CO2 + laktat- + etanol + H+

riboza → laktat- + acetat- + 2 H+

-heksoze se fosforiliraju pa oksidiraju, a nastali NADH se reoksidira redukcijom aceti-fosfata pri čemu se sintetizira ATP-pentoze se na početku ne oksidiraju, pa nema reoksidacije koenzima, nego se acetil-fosfat koristi za stvaranje ATP (daju više ATP)b) fermentacija kod Bifidobacterium bifidum: 2 glukoze → 2laktat- + 3acetat- + 5 H+

Siliranje je mliječno-kisela fermentacija otpadaka iz poljoprivrede (kukuruz, djetelina, ostaci šećerne repe) za dobivanje stočne hrane. MK fermentacija se koristi u industrijskoj proizvodnji za konzerviranje (kiseljenje) krastavaca, kupusa, maslina, a osnovne faze proizvodnje su: priprema sirovina, prethodna obrada (npr. 5-6% otopina NaCl, salamura, tretiranje lužinom), m-k fermentacija, dorada produkta, finalizacija proizvodaProizvodnja kiselih krastavaca:1. branje, sortiranje, pranje (priprema sirovina)2. prethodna obrada s NaCl (5-6%-tna otopina) – salamura3. fermentacija u tankovima od 38-40t, drvenim ili od nehrđajućeg čelika, 3-4 tjednaa) faza inicijacije (2-3 dana):-prisutan je velik broj različitih mo, BMK nisu u većini-potrebno je stvoriti uvjete (temp, anaerobni) koji će dovesti do dominacije BMKb) faza primarne fermentacije:-dominantne BMK i fermentativni kvasci -slijedi pad pH, a nakon toga dominacija heterofermentativnih bakterija (Leuconostoc)-dodatni pad pH (10-14 dana) nestaju nepoželjne bakterijec) završna faza:-prevladavaju laktobacili (podnose više kiseline)-iscrpljivanje prisutnog šećera, pH=3,5-3,8, koncentracija mliječne kiseline je 0,5-1%-kvasci prevladavaju nakon što se iscrpe fermentabilni šećeri, oksidiraju organske kiseline (mogu smanjiti konc. mliječne kiseline i tako uzrokovati kvarenje namirnice)-rast kvasaca (Debaromyces, Pichia, Mycoderma, Hansenula) je reguliran koncentracijom soli (pogoduje im niža konc), koncentracijom kisika (pogoduje im viša konc) i temperaturom (pogoduje im niža)4. dorada produkta:-izlučivanje viška NaCl u vodi uz dodatak alauna ili CaCl2 za učvršćivanje tkiva krastavaca5. punjenje u bačve:-sortiranje po veličini i kvaliteti

28

6. daljnja obrada:-prelijevanje octom (kiseli) , slatki s koprom, miješaniTijekom fermentacije se krastavci i salamura mijenjaju:-krastavci postaju tamno-maslinasto zeleni, izgled se u presjeku mijenja iz neprozirno bijelog u prozirno zeleni (salamura postaje mutno-žute boje i pjeni se)Kvarenje:1. omekšavanje krastavaca: Bacillus i Penicillium proizvode pektinaze (konc soli je premala)2. nastajanje plina: krastavci plivaju zbog šupljina ispunjenim H2, koliformne bakterije Aerobacter3. tamnjenje salamure i krastavaca: posljedica nastajanja Fe-sulfida4. pojava guste, viskozne i sluzave salamure: Leuconoctoc mesenteroides proizvodi dekstranProizvodnja kiselog kupusa:Izrezani kupus se soli (2-3% NaCl). Sol ekstrahira vodu iz kupusa, potiskuje nepoželjne bakterije,utječe na okus i omogućuava rast BMK. Kaca se pokrije poklopcem (anaeroban proces), te se za nekoliko dana formira salamura. Fermentacija je gotova za 3-4 tjedna pri temp 15-25°C. Ispod 15°C fermentacija je spora, iznad 25°C brza. Fermentacija je brža nego kod krastavaca, jer kupus ima više šećera i izrezan je, pa su šećeri lakše dostupni i manja je konc. Soli (pa je i proizvodnja MK brža). Glavni produkti su MK, octena kis, etanol i CO2

U početnoj fazi su BMK u manjini (mješovita kultura bakterija, plijesni, kvasaca), ali se brzo razmnožavaju u stvorenim anaerobnim uvjetima. Krajem 2. ili 3. dana prevladavaju koki (proizvode plin i povećavaju kiselost). Nakon 4-6 dana prevladavaju štapićaste bakterije, a homofermentativne bakterije završavaju fermentaciju. Fermentacija je obično završena za 3-4 tjedna: 1,5-2% kiselina, 0,2-0,8% alkoholaKvarenje:-izbljeđivanje kemikalijama ili mo-omekšavanje, sluzavost, raspadanje – mo-tamnjenje – aerobni mo, kemijske reakcije-kvasci na površini razvijaju pigment u aerobnim uvjetima-gubitak okusa i arome – promjene u tipu pojavljivanja poželjnih bakterijaPrerada maslina:-čuvaju se u salamuri (2,5-5% NaCl) do prerade1) Crne (kalifornijski nezrele ili grčki zrele)a) Kalifornijski tip: Prvo se obrade lužinom (0,5-2% NaOH), te se aeriraju ili namaču u vodi koja se aerira. Lužina hidrolizira gorki glukozid oleuropein, te dolazi do oksidacije nekih tvari i fiksiranja boje. Višak lužine se ispire vodom. Nakon toga se stabiliziraju u salamuri (trokratno močenje s 2, 2,5 i 3 % NaCl) i konzerviraju.b) Grčki tip: Također se obrađuju lužinom, nakon čega se prekrivaju salamurom (7-10% NaCl).2) Zelene masline (španjolski-svježe zelene i sicilijanski-svježe zelene bez obrade lužinom)a) Španjolski tip se obrađuje lužinom (1,25-2% NaOH) da se razgradi gorki glukozid, ali se ostavlja slabo gorak okus. Slijedi izluživanje vodom i pazi se da plod ne dođe u kontakt s zrakom (tamnjenje). Masline se prekriju salamurom (4-7% NaCl) i slijedi fermentacija kroz 6 mjeseci i dulje. Nastaje 0,7-1% kiseline.b) Sicilijanski tip se ne obrađuje lužinom, samo se prekriju salamurom (7-8% NaCl) uz prisustvo mirodija.Na fermentaciju utječe temperatura (opt 22˚C), konc. soli (opt 5-6%), pH=3,8, prisutnost ugljikohidrata i poželjnih bakterija (L. Plantarum). Obrada lužinom i visoka koncentracija soli mogu uništiti populaciju BMK (i razgraditi šećere), te je zato potrebno dodati šećer i osigurati prisustvo BMK.

29

Kvarenja:-napuhavanje (mjehurići plina, koliformne bakterije Aerobacter aerogenes, proizvode H2 i razgrađuju glukozu, fruktozu i manitol)-omekšavanje ploda – razgradnja pektina B. Polymyxa-macerans-maslačna fermentacija – Clostridium butylicum (užegli miris)-kvašćeve mrlje – bijele mrlje koje uzrokuju laktobacili-naknadna fermentacija – u staklenkama, pojava plina, zamućenje, talog - BMK-rast kvasaca i plijesni na površini salamure (utječu na okus i aromu)

39. Submerzna proizvodnja limunske kiseline.-mikroorganizmi proizvođači: plijesni, sojevi Aspergillus niger-karakteristike: visoki prinosi LK, neznatne količine primjesa(oksalna, jabučna, glukonska, akonitna, fumarna kis)Proizvodnja LK je rezultat poremećene regulacije između primarnog i sekundarnog metabolizma A. niger . U optimalnim uvjetima nema nakupljanja LK, nego se šećeri potpuno oksidiraju, dok je kod A. niger zadnja reakcija kondenzacija acetil-Co i oksaloctene kis.-2 faze: trofofaza (rast biomase, brza asimilacija C i N) i idiofaza = faza nastajanja produkta, LK: proizvodni mo je u stacionarnoj fazi rasta, rast biomase se ograničava niskom konc N ili P, aktivnost citrat-sintaze je 10x povećana (katalizira kondenzaciju oksalacetata i acetil-CoA), aktivnost akonitaze i izocitrat-dehidrogenaze je vrlo niska-(zaustavljanje procesa) 2<pH<3 (povećana proizv. oksalne i glukonske kis)Podloga:Najčešće podloge sadrže melasu šećerne repe ili trske kao osnovnu sirovinu (melasa se razrijeđuje vodom do 10-12% šećera). Podloga sadrži šećere koje A. niger brzo metabolizira (glukoza, saharoza, fruktoza) jer je brza glikoliza preduvjet stvaranja LK. Enzimi TCA za normalan rad trebaju metale u tragovima Fe, Mg, Zn, P kao koenzime (Fe2+ i Mn2+ su bitni za aktivnost akonitat-hidraze, izocitrat dehidrogenaze i α-ketoglutarat dehidrogenaze). U prisutnosti tih metala, stanica će potpuno oksidirati šećere do CO2 i vode. Podese li se konc metala u tragovima tako da se inhibiraju određeni enzimi TCA, nakupljat će se LK. Zbog toga se melasa prije uporabe obrađuje sredstvima za uklanjanje suviška metalnih iona (taloženje aluminijevim hidroksidom, tretman ionskim izmjenjivačima ili kalijevim-ferocijanidom). Optimalna pH=6-7, a temp 28-30°C. Aeracija se provodi zrakom ili kisikom.Submerzni uzgoj:Pri submerznom načinu proizvodnje plijesan A. niger diferencira u micelijska klupka ili zrnca, pelete. Veličina peleta ima velik utjecaj na difuziju kisika i hranjivih tvari u stanice plijesni, te utječe na konačni prinos LK. Proizvodnja počinje u propagatoru koji se inokulira sa suspenzijom spora. One prokliju i formiraju pelete promjera 0,2-0,5 mm.. Morfologija peleta je izrazito važna (hife moraju biti kratke i zdepaste, rašljaste i kvrgave) jer utječe na prinos, a postiže se optimalnom konc Mn2+, Fe2+, ferocijanida, koncentracije spora, pH, miješanjem i aeracijom. Submerzni uzgoj se provodi u fermentorima. Sve se više koriste AIR-LIFT bioreaktori da se izbjegne oštećivanje peleta. U podlogu se u fazi razvoja peleta uvodi zrak, a kisik se uvodi u fazi proizvodnje limunske kiseline (kisik inhibira rast peleta, potiče proizvodnju LK). Tijekom trofofaze se asimiliraju amonijevi ioni, pa dolazi do pada pH koji stimulita prijelaz u idiofazu. Koncentracija kisika mora biti 20-25% zasićenja. Kod air-lift bioreaktora dolazi do pjenjenja (mehaničko i kemijsko uklanjanje). Proces traje 6-7 dana (fed-batch, 9-12 dana) uz intenzivnu aeraciju i miješanje.

30

Izdvajanje proizvoda:Filtriranjem se komina odvoji od micelija. Filtrat se zagrije na 60°C, neutralizira sa zasićenom otopinom Ca(OH)2 ili CaCO3, te zagrije do vrenja i potom filtrira. Filtriranjem se odvaja dobro topljiv oksalat od slabo topljivog Ca-citrata. Ca-citratu se dodaje izračunata količina vode i sumporne kiseline, te K-ferocijanid i aktivni ugljen za uklanjanje nečistoća. Hidroliza se odvija pri 70°C, te se nakon otapanja citrata, filtracijom odvoji Ca-sulfat, citrat u filtratu se koncentrira na vakuum uparivaču u 2 stupnja:1) ugušćivanje do 30°Be da bi se izdvojio preostali Ca-sulfat2) ugušćenje do 36°Be, kristalizacija uz sporo miješanje, te centrifugiranje kristalaPrimjena:-široka primjena u prehrambenoj i farmaceutskoj industriji, medicinskim preparatima, za zakiseljavanje pića, u đemovima, kao antioksidans...

40. Aceton-butanolno vrenje-mo: Clostridium acetobutylicum, C. butylicum, C. saccharoacetobutylicum, C. butyricum-razgradnjom šećera nastaju: aceton, n-butanol, izopropanol, etanol, mravlja, octena i maslačna kiselina, acetilmetilkarbinol, CO2 i H2O-glukoza→2 piruvat CH3COCOOH→2 acetil-CoA→acetoacetil-CoA→ β-hidroksibutiril-CoA → krotonil-CoA CH3CH=CHCOCoA→butiril-CoA→butirat (maslačna kis)→n-butanol-acetoacetil-CoA CH3COCH2COCoA→aceton→izopropanol-Fermentacija se može podijeliti u 2 faze:1) nastajanje octene i maslačne kiseline uz naglo snižavanje pH do 4.5 nakon 13 h2) nakon 18h dolazi do neutralizacije kiselina dekarboksilacijom i redukcijom(porast pH); stvaranje butanola, acetonaUzgoj:-najpovoljnija sirovina su kukuruzna i krumpirova komina, a jeftinije: drvni hidrolizati, melasa pomiješana s kukuruzom (dodatak amonijevih soli, soli fosforne kis, CaCO3), te sulfitna lužina-kod priprave inokuluma se vrši nekoliko ciklusa izmjene toplinskog šoka (100°C, 1-3 min) i inkubacije (sobna temp, 4-7 dana) u strogo anaerobnim uvjetima (kuhanjem podloge se istjeruje kisik, sloj parafinskog ulja na pov) čime se inaktiviraju vegetativni oblici, a ostaju termorezistentne spore koje daju veće prinose.-laboratorijska kultura→ predfermentor→ fermentor -nacjepljivanje 2,5-5% inokuluma-fermentacija uz višu temp daje veći prinos acetona, a manji prinos butanola (nepovoljno)-optimalna temp za Cl. acetobutylycum je 35-37˚C-pH nakon sterilizacije je 6-trajanje 40-48 h (gotovo je kad prestane stvaranje plina), nastala otapala inhibiraju rast mo koji više ne razgrađuju šećere.-prinos (aceton, butano, etanol)=20-25 g/L, butanol max=13-14 g/L-moguće kontaminacije laktobacilima (nema proizvodnje plina) i bakteriofagima (usporena fermentacija, smanjen prinos)Izolacija:-izdvajanje otapala iz komine destilacijom, te razdvajanje acetona i butanola frakcijskom destilacijom, etanol i izopropanol se ne razdvajaju-džibra s bakterijama se suši (bogata B-vitaminima) i upotrebljava kao stočna hrana, a dio se vraća u proces za ukomljavanje svježe komine-ako se želi dobiti izopropanol, tada se fermentirana komina ostavi da dođe do redukcije acetona u izopropanol prije destilacije: CH3COCH3 → CH3CHOHCH3

31

Karakteristike aceton-butanolnog vrenja:a) izbor pogodnog soja koji može proizvesti organsko otapalo, a može se uzgajati na različitim izvorima Cb) poboljšanje prinosa posebnom tehnikom obrade proizvodnog soja (višestruki toplinski udari)c) rezistentnost soja prema bakteriofagimad) važnost sastava dušićnih spojeva u podlozi za proizvode metabolizma

41. Mikrobni polimeri-neke bakterije stvaraju ekstracelularne tvari sluzave ili želatinozne prirode koje mogu biti čvrsto priljubljene oko stanice (kapsula) ili se mogu otopiti (sluz i guma)-sluz i guma su najčešće polisaharidi (homo- ili hetero-) npr.

Leuconostoc mesenteroides je okružen velikom količinom dekstranaPediococcus sp. glukanimaChlamydomonas ulvaensis heteropolisaharidom glukoze i ksilozeAcetobacter xylinum celulozom

MIKROBNI BIOPOLIMERI se dijele na:A) polisaharide1) strukturni: homopolisaharidi i heretopolisaharidi2) nabojni: anionski, kationski i neutralni3) po smještaju u stanici: u citosolu (rezerva energije), u staničnoj stijenci (strukturni elementi) i izvanstanični (egzopolisaharidi): sluz, kapsule-svojstva: gumaste tvari velike Mr, topivi u vodi pri čemu stvaraju otopine velike viskoznosti-koriste se za pripremu gelova, filmova, emulzija, maziva, veziva, koagulatora i sl.-značajniji polisaharidi: ksantan, dekstran, alginat, pululan-proizvodnja: na početku uzgoja je podloga Newtonovska tekućina, a daljnjim uzgojem, njena viskoznost raste i javljaju se problemi miješanja, aeracije i prijenosa topline-biokemijski put se sastoji iz 4 faze:1) aktivacija mol. šećera2) interkonverzija šećer-nukleotida3) vezanje osnovne jedinice šećera na lipidni prijenosnik4) polimerizacija-izolacija: stanice se izdvajaju od topivog dijela podloge, zatim se izdvajaju polisaharidi, slijedi centrifugiranje, prešanje i sušenjeKSANTAN:-razgranati anionski heteropolisaharid (D-glukoza, D-manan, D-glukuronska kiselina, acetat, piruvat), Mr=106

-mo proizvođač: Xantomonas compestris-primjena:prehrambena ind. (priprema dresinga, soseva, sirupa, sušenih proizvoda)kemijska ind. (nosači za pesticide, sredstva za čišćenje)naftna ind. (iscrpljivanje nafte iz škriljca)DEKSTRAN:-razgranati neutralni homopolisaharid sastavljen od glukoze povezane 1,4- i 1,6-vezama-mo producent: L. mesenteroides i L. dextranicumALGINAT:-linearni anionski heteropolisaharid (D-manuronska i D-gulonska kiselina)-mo producenti: Macrocystis pyrifera, Azotobacter vinelandii-u prisustvu Ca2+ iona stvara gel-primjena: sredstva za imobilizaciju stanica, ionski izmjenjivač

32

PULULAN:-neutralni linearni homopolisaharid (maltotrioza)-mo producent: Azotobacter pullulansB) polihidroksialkonate-biološki poliesteri koje bakterije nakupljaju kao rezervu energije, od kojih je najpoznatiji polihidroksibutirat (PHB)-mo producenti: Acitenobacter, Actinomyces, Alcaligens-rastu na podlogama s ugljikohidratima, masnim kiselinama, alkanima-sinteza PHB je vezana uz rast, pa se provodi kontinuiranim postupkom, a proizvod je sadržan u biomasi (80-90% s.tv.)-biosinteza: kondenzacija 2 molekule acetil-CoA u 3-ketobutiril-CoA, redukcija u 3-hidroksibutiril-CoA, polimerizacija u PHB-izolacija se provodi enzimnom razgradnjom stanične stijenke i ekstrakcijom smjesom otapala-primjena: kao biorazgradiva plastična masa, zamjena za PVC, PE, PS i dr.DEKSTRAN:Primjena: medicina: nadomjestak krvnoj plazmi (povećavaju V), u kompleksu sa Fe za liječenje anemije, konzerviranje račića, ribe, ruž za usne, Mr<8 000 antikoagulans-prednosti: može se sterilizirati toplinom, čuvati na sobnoj temp, može se davati svim krvnim grupama, ne uzrokuje sedimentaciju krvnih stanica, viskoznost i osmotski pritisak su zadovoljavajući=polimer D-glukoze i poliglukozana povezanih 1,3-, 1,4-, i 1,6-vezama; Mr= 30 000-nekoliko milijuna-L. mesenteroides ima dekstran-saharaza kompleks (enzim) koji cijepa saharozu i polimerizira nastalu glukozu-proizvodnja:a) direktna:+jednostavnija, -dobivaju se dekstrani različitih Mr-podloga: saharoza, kvašćev ekstrakt, mineralne soli (KH2PO4, MgSO4, NaCl, (NH4)2SO4)-anaeroban proces, 24-48 h na 25°C, pH=6-7, na kraju procesa 4,5, 5% inokulumab) indirektna proizvodnja:1) proizvodnja dekstran-saharaze: 18-24h, 25°C, podloga: saharoza, kvašćev ekstrakt, tripton, agar, KH2PO4, slaba aeracija, pH=6,7 → 5,0, NH4

+ djeluje nepovoljno na sintezu enzima2) uklanjanje bakterijskih stanica centrifugiranjem, pH=5 (stabilnost enzima)3) sinteza dekstrana-sinteza ovisi o konc.: saharoze, enzima, primera, tipu primera i temp. reakcije (15°C)-ako je konc saharoze visoka nastaju dekstrani niže Mr, pada prinos-primeri: maltoza, izomaltoza, α-metilglukozid, dekstran niske Mr-najbolji primer je dekstran niže Mr (nusproizvod kliničkog dekstrana), niža Mr primera → niži Mr proizvoda; bez primera Mr>100 milijunaNakon proizvodnje slijedi frakcioniranje produkata:-podloga sa dekstranom, octenom i mliječnom kis, etanolom i šećerom se prebaci u poseban tank za taloženje gdje se miješa s metanolom (1:1); istaloženi dekstran se nakon toga otapa u vodi (60-70˚C) i ponovno taloži s metanolom i otapa u vodi, a nakon toga hidrolizira s HCl ili H2SO4 (smanjenje viskoznosti)-u tanku za frakcioniranje se dodatkom metanola taloži dekstran visoke molekulske mase, talog se ukloni, a iz supernatanta se taloži dekstran Mr 20-200 000, koji se dalje pročišćava i taloži, suši i ispituje u laboratoriju (mora biti apirogen i netoksičan)

33

42. Mikorbicidni i insekticidni proizvodi-to su prirodna sredstva za suzbijanje kukaca (spore bakterija, funga, protozoa, virusa, toksini)Prirodne tehnike:1) sakupljanje ličinki i infekcija patogenim mo2) masovni uzgoj kukaca i zatima) radijacijska sterilizacija odraslih jedinkib) infekcija patogenim mo3) uzgoj patogenog mo biotehnološkim postupcima-fungi: Beauvena, Metharizium, Verticillium, Hirsutella-bakterije: Bacillus thurigiensis (spore i endotoksini), B. papilae (za japansku bubu), B. sphericus (za komarce, toksin u staničnoj stijenci)-virusi i protozoaProizvodnja Bacillus thurigiensis : Zbog velike ovisnosti prinosa i aktivne površine o sastavu podloge, za podloge se koriste kompleksne sirovine. Uzgoj je šaržan, aeroban, t=28-30°C, pH=7,2-7,6, trajanje 45-60h. Nestajanjem izvora C pri kraju uzgoja (na kraju vegetativnog rasta), počinje se razvijati endospora. U njoj nastaje kristal endotoksina koji zauzme veći njezin dio. Kristali se mogu naći i izvan stanice. Po završenoj sporulaciji, kultura se uparava u vakuumu do 35% s.tv., a onda se suši raspršivanjem. Osušeni materijal sadrži 108-109 spora/g, miješa se s punilima i sastojcima za stabilizaciju (vezanje vode i kisika). Spore i endotoksini djeluju smrtonosno na ličinke (gusjenice) jer se kristali endotoksina otapaju u alkalnoj sredini crijevnog soka, razaraju crijevni epitel i dovode do uzetosto crijevne muskulature.-prednosti bioinsekticida: visoka specifičnost, neškodljivost za ljude, sisavce, ptice, korisne insekte, te biljke na koje se nanose, dobro se podnose s većim brojem kemijskih insekticida i umjetnih gnojiva-nedostatak je fotosenzibilnost, pa se uglavnom moraju nanositi u sumrak

43. Razlozi primjene enzima u proizvodnji i preradi hranePrije je prevladavala upotreba enzima biljnog (slad, papain, bromelin) i životinjskog porijekla (kimozin, renin), dok danas prevladava upotreba mikrobnih enzima. Razlozi primjene:1) promjena tradicijskih tehnologija zbog nedostatka sirovina ili njihove zamjene jeftinijim sirovinama (radi smanjenja proizvodnih troškova i dr.)-pivo: korištenje neslađenih sirovina obrađenih hidrolitičkim enzimima mikrobiološkog porijekla kao zamjenu za dio ječmenog slada-sir: zbog nedostatka renina ili kimozina koji su se dobivali iz želuca mladih kozlića i jarića, počeo se koristiti kimozin mikrobiološkog porijekla-pekarski i konditorski proizvodi: osiguranje trajnosti i izgleda, te probavljivosti upotrebom enzima mikrobiološkog porijekla2) zamjena grubih mehaničkih ili kemijskih postupaka finim enzinskim-prerada voća i povrća: povećanje iskorištenja sirovina (depektinacija pomoću pektinolitičkih enzima mkb porijekla-prerada soje: korištenje proteolitičkih e mkb porijekla za dobivanje proteinskih hidrolizata-tekući šećeri: upotreba hidolitičkih enzima mkb porijekla za hidrolizu škroba do šećera (konditorska, farmaceutska ind)-novi postupci konzerviranja: zamjena SO2 sa glukoza oksidazom i katalazom3) novi proizvodi-proizvodnja dijetetskih proizvoda: enzimna razgradnja masti, laktoze zbog nutritivne vrijednosti ili metaboličkih problema-uklanjanje fitinske kiseline iz žitarica kako bi se spriječilo uzimanje metala-aditivi (ekstrakti začina, ...)

34

44. Enzimski preparati za hidrolizu ugljikohidrata. Kataboličke reakcije i tipična primjenaenzim reakcija primjenaα-amilaza škrob → glukoza + maltoza +

oligosaharidi

-cijepa endo α-1,4-vezu

-smanjenje viskoznosti tijesta-poboljšanje sastava i izgleda kruha-ukomljavanje škrobnih sirovina-priprema dječje hrane i sirupa u proizvodnji čokolade

β-amilaza škrob → maltoza + dekstrini -proizvodnja maltoze nakon hidrolize škroba s α-amilazom

dijastaza (smjesa α-amilaze i β-amilaze)

škrob → glukoza + dekstrini -proizvodnja glukoze iz žitnih sirupa

β-glukanaza cijepanje 1,3 ili 1,4-veza u β-D-glukanima do glukoznih jedinica

-sprečavanje problema kod filtracije prilikom prerade ječma, slada

glukoamilaza škrob → glukoza + oligosaharidi -proizvodnja glukoze iz žitnih sirupadekstranaza dekstran → glukoza +

oligosaharidi-smanjenje viskoznosti sirupa tijekom proizvodnje šećera

celulaza hidrolitičko cijepanjeβ-1,4-glikozidnih veza u celulozi do glukoze, celobioze i viših glukoznih polimera

-mekšanje gljiva-izdvajanje ulja iz biljnih sirovina-priprema sušenog voća i povrća-ukomljavanje celuloznih sirovina

hemicelulaza glukani, arabani, mamani, ksilani → oligosaharidi i monosaharidi

-priprema preljeva za kekse-smanjenje viskoznosti

β-galaktozidaza laktoza → glukoza + galaktoza -dobivanje glukoze i galaktoze iz sirutke i mlijeka

invertaza saharoza → glukoza + fruktoza -sprečavanje kristalizacije šećera u đemovima-priprema mekanih čokolada

pululanaza škrob → maltoza + maltotrioza-hidroliza α-1,6-D-glikozidnih veza u pululanu

-razgradnja škroba u kombinaciji s amiloglukozidazom nakon predtretmana s α-amilazom kod sladovine

pektinaza pektin → galakturonska kiselina -fermentacija kave-bistrenje voćnih sokova, mošta-priprema biljnih hidrolizata

inulinaza inulin → fruktoza -ukomljavanje inulinskih sirovina

35

45. Enzimski preparati za hidrolizu proteina, kataboličke reakcije i tipična primjena.enzim reakcija primjenabakterijske proteaze

-hidroliza proteina različite specifičnosti

hidroliza proteina i peptida biljnog i životinjskog porijekla

bromelin -hidroliza na C atomu Lys, Gly, Tyr, Ala

-proizvodnja ribljih koncentrata i želatinoznih preljeva

ficin -hidroliza proteina različite specifičnosti

-pripravci za mekšanje mesa

fungalne proteaze

-hidroliza proteina različite specifičnosti

-mekšanje krušnog tijesta, mesa-ukomljavanje neslađenih sirovina

papain -hidroliza proteina na susjednim vezama s Leu i Gly

-mekšanje mesa-sprečavanje koloidnog zamućenja piva

pepsin -hidroliza proteina na COOH strani aromatičnih aminokiselina (Phe ili Trp)

-priprema instant žitarica i dječje hrane-poboljšanje arome sira

kimozin (renin) kazein → parakazein -grušanje mlijeka u proizvodnji sira

46. Oksidoredukcijski enzimi u preradi hraneenzim reakcija primjenakatalaza H2O2 → O2 + H2O -uklanjanje vodikovog peroksida nakon

hladne sterilizacije mlijeka i siraglukoza oksidaza

D-glukoza + O2 + H2O → glukonska kis + H2O2

-uklanja glukozu iz sušene hrane, čuvanje boje, mirisa, okusa-uklanjanje kisika radi sprečavanja užeglosti-proizvodnja pive, sokova

lipooksigenaza karotenoidi + linolna kis + O2

→ peroksidirana linolna kis-izbjeljivanje kruha-priprema peroksidiranih ulja

peroksidaza H2O2 + 2NADH + 2H+→ 2NAD+ + H2O

-uklanjanje vodikovog peroksida nakon hladne sterilizacije mlijeka i sira

47. Koji se još enzimi, osim amilolitičkih, proteolitičkih i oksidoreducijskih koriste u preradi hrane1. Glukoza izomeraza:-proces izomerizacije glukoznih sirupa u fruktozni sirup (u sklopu enzimske prerade škroba)2. Lipaze: (iz A. niger, A. oryzae)-iz jestivog tkiva predželuca teladi, koza, ovaca i životinjskog pankreasa-konditorska ind, proizvodnja detergenata3. Citolitički enzimi:-razaraju stanice-proizvodnja piva i sokova

36

48. Hrana, pića, aditivi i kemikalije dobiveni biotehnološkim postupcima-masline, kiselo zelje, kiseli krastavci, mliječni proizvodi i prerađevine, salame i kobasice-pivo, vino, jaka alkoholna pića, fermentirani mliječni napici-mliječna, limunska, octena kiselina, aminokiseline-prehrambeni, pekarski i krmni kvasac, mikrobna biomasa-aceton, butanol, etanol, polimeriOrganska otapala: etanol (S. cerevisiae), aceton/butanol (Clostridium acetobutylicum)Biomase (prehrambeni, pekarksi i krmni kvasac):-starter kulture za prehrambenu ind i poljoprivredu (bakterije mliječne kis, pekarski kvasac)-proteini jednostaničnih mo (Pseudomonas methylotrophus, Candida utilis)Organske kiseline (masline, kiselo zelje, krastavci, mliječni proizvodi i prerađevine):-limunska (Aspergillus niger), glukonska (Aspergillus niger), octena (Acetobacter sp.), mliječna (Lactobacillus delbrueckii), itakonska (Aspergillus itaconicus)Aminokiseline: L-glutamin (Corynebacterium glutamicum), L-lizin (Brevibacterium flavum), L-fenilalanin (Corynebacterium glutamicum), L-arginin (Brevibacterium flavum)Vitamini: B12 (Propionibacterium shermanii ili Pseudomonas denitrificans), riboflavin (Ermothecium ashbii)Enzimi: proteaze (Bacillus sp.), α-amilaza (Bacillus amyloliquefaciens), glukoamilaza (Aspergillus niger), izomeraza Glc (Bacillus coagulans). renin (Mucor miehei), pektinaza (Aspergillus niger)Pigmenti: β-karoten (Blakeslea trispora), šikonin (Lithospermum erythrohizon)Nukleotidi: 5'-gvanozin monofosfat (pojačivač okusa) (Brevibacterium ammoniagenes)Ekstracelularni polisaharidi:-ksantan (Xanthomonas campestris), dekstran (Leuconostoc mesenteroides)Insekticidi: bakterijske spore Bacillus thuringiensis, spore funga Hirsutella thompsoni

49. Shematski prikaz podjele alkoholnih pića na bazi osnovnih i dodanih sirovina, proizvoda vrenja i destilacijesirovine dodatne

sirovineproizvodi alkoholnog vrenja

proizvodi alkoholnog vrenja i destilacije

slad (isklijali ječam) hmelj ale, lager pivo sladni viskikukuruz raž ginraž slad raženi viskiriža melasa sake rakiisklijala pšenica kukuruz burbon viskimelasa rum, gin, etanol, likerigrožđe vino, pjenušci vinjak (konjak)jabuke jabučnjak Calvadoskruške perry vilijamovkaostalo voće šećeri voćno vino rakije

50. Pića slična vinu1) VOĆNAa) jabučna: -fermentirani jabučni sok (Cider)

-mirni, gazirani, slatki, gorki (suh)b) kruškovnjak (Perry)c) palmino vino: alkoholno mliječno-kiselo vrenje soka kokosovog oraha ili mlijeka (10-12% šećera) pri čemu nastaje malo etanola i mliječne kiseline2) ŠKROBNA-sake: tradicijsko japansko piće (17,5-19,5% etanola)

37

51. Žestoka pića1) VOĆNE RAKIJE2) VINJAK (Cognac, Armagnac)Proizvodi se destilacijom vina, te višegodišnjim dozrijevanjem vinskog destilata u hrastovim bačvama. Za njegovu proizvodnju je važan dobar odabir grožđa, pogodne su sorte s karbonatnih tla. Mošt se ne sumpori da ne bi nastao etil-merkaptan.3) ŽITNE RAKIJEa) whisky:Viski je žitna rakija za koju je glavna sirovina ječmeni slad, iako može i raž, kukuruz i pšenica. Prije vrenja je potrebno provesti ošećerenje sirovine, a nakon vrenja se provodi dvostruka destilacija i zrenje.-škotski, sladni (Schotch malt, dimljeni slad → suši se na otvorenom plamenu)-škotski žitni (Schotch grain, kukuruz, pšenica, slad)-irski, sladni (Irish malt, nedimljeni slad + ječam)-sjevernoamerički (American burbon, kukuruz + slad)-kanadski, raženi (Canedian rye, kukuruz, raž)b) gin / korn-žitni destilat aromatiziran borovnicom itd.c) vodkaVodka je žitna rakija dobivena od žita i krumpira, a zapravo je razrijeđeni čisti alkohol-žitni destilat bez okusa i mirisa (pročišćen aktivnim ugljenom), aromatiziranjed) šećernee) tequila: rakija od soka agave

52. Fermentirani mliječni napici-izvor ugljika je laktoza-sirovine: -mlijeko (kravlje, kozje, ovčje, devino...),

-stepka (nusproizvod pri proizvodnji maslaca)Mliječno-kiseli napici se dijela na:a) proizvode mliječno-kiselog vrenja (kiselo mlijeko, jogurt, bioaktiv)-bakterije (homofermentativne):

-termofilni Streptokoki (S. thermophillus) i Laktobacili (L. bulgaricus)-obični jogurt i fermentirana stepka

-mezofilni Laktobacili i Leuconostoc-kiselo mlijeko, fermentirana stepka

-terapijske: Bifidobacterium sp., Streptococcuc, Pediococcus (heterofermentativni)-acidofili, bifido-mlijeko, AB-kultura, biojogurt

b) proizvode mliječno-kiselog i alkoholnog vrenja (kefir, kumis)-bakterije i kvasci: Laktobacili, Streptokoki, Kandide i Saharomiceti

-kefir, kumis, acidofilin

38

53. Primjena biotehnoloških metoda u proizvodnji ili preradi namirnicaPrema usvojenoj definiciji biotehnologije, malo je prehrambenih tehnologija koje ne uključuju neki biotehnološki proces, bio on mikrobni ili enzimski.-dizanje tijesta (kruh)

-pekarski kvasac i bakterije mliječne kis-mliječno-kiselo konzerviranje povrća

-bakterije mliječne kis-sirenje mlijeka

-bakterije mliječne kis-renin (želudac janjadi i teladi) kimotripsin (Mucor miehei)

-zrenje sira-plemenite plijesni, bakterije

-fermentirani suhomesnati proizvodi (zimske salame)-usoljena riba (enzimima se riba proteolitički razgradi)-namirnice iz Azije: sojin sos, tofu, miso-namirnice iz Afrike: Kaffir pivo, Boza, Ogi (fermentirana kukuruzna kaša)-zrenje kave, čaja i kakaovca

39

56. i 57. Kako se vina mogu podijeliti po kategorijama?Podjela vina po:1. boji -bijelo (klaret – bijelo vino iz obojenog grožđa)

-ružičasto-crno

2. koncentraciji etanola-slaba vina (do 9% vol alkohola)-srednje jaka vina (9-11 % vol alkohola)-prilično jaka vina (11-12% vol alkohola), sortna vina-jaka vina (12-15% vol alkohola)-vrlo jaka vina (više od 15% vol alkohola)

3. aromi-miris vina: -primarni (od vinove loze)

-sekundarni (od kvasca, fermentacije)-tercijarni (ležni buke, odležavanje vina)

-intenzitet mirisa -nearomatična vina-prijelazna ili srednje aromatična vina-aromatična vina

4. ostatku neprevrelog šećera-suho (4 g/L šećera)-poulsuho (4-12 g/L šećera)-poluslatko (12-50 g/L šećera)-slatko ( više od 50 g/L šećera)

5. starosti-mlado vino (do 3 godine starosti, s 11% etanola)-staro vino (starije od 3 godine)-arhivsko vino (najmanje 5 godina staro)

6. sortnoj čistoći grožđa-sortna vina (od jedne sorte grožđa)-sljubljena vina (od više sorti grožđa)

7. zrelosti i vremenu berbe-predikatna vina - naslov vina ovisi o:

-vremenu berbe-prosušenosti grožđa-prisutnosti plemenite plijesni Botrytis cinerea

-kasna berba (19% šećera)-izborna berba (21% šećera)-izborna berba bobica (25% šećera)-ledeno vino (više od 25% šećera, -7°C)-izborna berba prosušenih bobica (30% šećera)

-sva vina dozrijevaju nekoliko godina8. kakvoći vina

-stolna vina-stolna vina s oznakom kontroliranog porijekla-kvalitetna vina-vrhunska vina

40

9. postupcima i metodama proizvodnje-obična ili mirna vina-specijalna vina:

-desertna vina:-prirodna (15-22% alkohola, 50 g/L šećera)-pečena

-likerska vina (13-23% alkohola, 30-180 g/L šećera)-aromatizirana vina (dodatak ekstrakta bilja)-pjenušava vina

-prirodna (više od 3,5 bar CO2, pri 20°C)-gazirana ( min 0,5 bar CO2)-biseri ili polupjenušci (manje od 3,5 bar CO2)

58. O čemu ovisi kvaliteta vina?Kvaliteta vina tj. tok vinifikacije ovisi o:

1. sastavu mošta 1. kvaliteti ulazne sirovine2. temperaturi 2. klimatskim uvjetima3. vrsti i količini kvasca 3. položaju i reljefu regije uzgoja4. aeraciji 4. kvaliteti obrade ulazne sirovine5. sumporenju 5. o procesu proizvodnje6. veličini posude 6. o procesu pretakanja i punjenja u boce

59. U koji vrstu loze spada Vitis vinifera i koliko vrsta loze ima u svijetu?-botanička porodica Ampelideae ili Vitaceae-rod Vitis-podrod: -Muscardinia -vrste: Vitis rotundifolia

Vitis munsoniana-Euvitis -vrste: Američke vrste 30

Azijske vrste 40Euroazijska vrsta Vitis vinifera

-varijante: var. silvestris (mali grozd, sitne bobice)var. sativa(veliki grozd, sočne bobice)

-u svijetu ima oko 500 sorti vinove loze

60. Što je to grozd i kako se određuje pravo vrijeme berbe?Grožđe je osnovna sirovina za proizvodnju vina. Grozd je skup plodova, a plod čini svaka bobica. Grozd se sastoji od peteljkovine i bobice.Peteljkovina se sastoji od peteljčice i peteljke. Udio peteljkovine u grozdu ovisi o stupnju zrelosti i zdravstvenom stanju grozda. U početku iznosi oko 16%, dok je u punoj zrelosti od 2-8% (naše sorte 3%). Peteljka sadrži polifenole i tanine.Bobica se sastoji od kožice (kutikula, epiderma, hipoderma) 8-11%, sjemenke 2-5%, te mesa (grožđani sok okružen tankim pektinsko-celuloznim mambranama) 80-90%. Udio bobica u grozdu iznosi 95-97%. Od 100 kg grožđa se dobije između 60 i 80 L mošta.

41

Faze razvoja ili sazrijevanja bobica su:1. Faza porasta ili faza zelene bobice

-morfološki: bobica raste, tvrda je i zelena, a pokožica neprozirna-opće karakteristike: slab prirast šećera, velika koncentracija kiselina

2. Faza šarka ili faza fiziološke zrelosti-bobica gubi klorofil i ne proizvodi sama šećer-pojava pigmenata-meso se puni grožđanim sokom i povećava se volumen bobice-brzo raste koncentracija šećera, koncentracija kiselina se smanjuje (asimilacijom kiselina zadovoljava energetske potrebe koje su manje jer je rast završen)

3. Faza pune ili tehnološke zrelosti-bobice i grozd dostižu najveću težinu, šećer se ne povećava, a kiseline se smanjuju-berba

4. Faza prezrelosti ili suharka-zbog gubitka vode, u bobici se povećava koncentracija šećera-bobica se smežura i gubi i do 30% na težini-pada koncentracija kiselina (najviše jabučne), jer ih bobica troši respiracijom

Određivanjem stupnja zrelosti se određuje pravo vrijeme berbe:1) subjektivno – vanjski izgled: najjača boja bobice s vrlo izraženim pepeljkom, bobica je meka i lagano se otkida od peteljčice, grožđani sok je sladak i pri dodiru je ljepljiv (praćenje sazrijevanja)2) objektivno – kemijski sastav mošta:-odnos koncentracije šećera i kiselina u moštu (indeks zrelosti=Š/K)

Reife index: R=°Oex10 / g/L kiselina-glukoza/fruktoza=1

61. Kakvih sve ima vinskih podruma i kako se dijele?Podrumi (klet, vinarija) su građevinski objekti u kojima se vrši prerada grožđa u cilju proizvodnje vina kao i njegovanje i priprema vina za tržište.-podjela prema namjeni:1. PROIZVOĐAČKI -proizvodnja vina u najširem smislu

-prijem i prerada grožđa, vinifikacija, njega i priprema vina za tržište-proizvodnja jakih alkoholnih pića kao nusproizvoda

2. POLUPROIZVOĐAČKI -prerada grožđa, vinifikacija i njega vina, zaključno s prvim pretakanjem, nakon čega slijedi isporuka vina većim podrumima

3. KOMERCIJALNI -ne bave se neposredno proizvodnjom, već otkupljuju gotovo vino, kupažiraju ga, tipiziraju i pripremaju za tržište

4. KOMBINIRANI -proizvodnja i promet (u potpunosti ili samo neki dijelovi procesa)5. SPECIJALIZIRANI -proizvodnja specijalnih vina-prema načinu izgradnje:1. PODZEMNI -najstariji tip, skupa izgradnja

-zbog niže, ujednačene i konstantne temp, posebno su pogodni za čuvanja vina

2. NADZEMNI -danas3. KOMBINIRANI -podzemni i nadzemni

42

62. Koja je optimalna temperatura vinifikacije za bijela i crna vina, te što je osim temperature važno u podrumu?Temperatura je bitna za životne funkcije kvasca, njegovo razmnožavanje i fermentacionu aktivnost, te time utječe i na sam proces alkoholne fermentacije. Temperatura se održava u granicama vrijednosti koje su optimalne za njegovu fermentacionu aktivnost. Kritična temperatura iznad koje kvasac gubi moć fermentacije je 37°C.Vinifikacija je skup radnji kojima se grožđe pretvara u vino, obuhvaća preradu grožđa i proizvodnju vina. Kod spontane fermentacije, optimalna temperatura je 15 - 18°C (ispod 15°C nema burnog vrenja). Optimalna temperatura za vinifikaciju bijelih vina je oko 15°C, a za crna 18 - 20°C. Osim temperature, bitan je i utjecaj vlage, svjetlosti, veličine posude, te higijena podruma.1. HLADNA FERMENTACIJA-10 - 15°C, S. bayanus je kvasac hladnog vrenja-jednakomjerno vrenje i bolje iskorištenje šećera-prednosti:-više etanola, manje hlapivih kiselina, bolje taloženje vinskog kamenca, više CO2 u vinu (svježija vina), bistrija vina, izraženijeg okusa i mirisa, bolje izražene sortne karakteristike2. TOPLA FERMENTACIJA-početna temp. 15 - 18°C-ako prijeđe 30°C, CO2 naglo izlazi van i povlači sa sobom dio korisnih tvari i etanol

63. Koji je postotak CO2 (v/v) u zraku smrtonosan za čovjeka?15% -nesvjestica20-30% -trenutna smrt

64. Koje su faze proizvodnje vina?

GROŽĐE↓

BERBA GROŽĐA↓

PRIJEM GROŽĐA↓

PRERADA GROŽĐA(muljanje, runjenje, cijeđenje, tiještenje)

dobivanje mošta, masulja↓

OBRADA MOŠTA↓

priprema matičnog kvasca i inokulacija sumporenje↓

FERMENTACIJA↓

jabučno-mliječna fermentacija (ako se želi)↓

DOZRIJEVANJE I NJEGA VINA(pretakanje, sulfitiranje)

↓PUNJENJE VINA U BOCE

43

65. Kako se vrši mikrobiološka kontrola grožđa i koji mikroorganizmi prevladaju?Prerada grožđa smije trajati najviše 24h, a ako traje dulje, grožđe je potrebno sulfitirati s 15-20 g/hL.Kontrola: U 100 ml sterilne vodedoda se 50 bobica grožđa, mućka se 5 min, te se voda gleda pod mikroskopom. Za točnije rezultate se nacijepi podloga.Mošt od bijelog grožđa se kontrolira poslije cijeđenja i otakanja, a kljuk (masulj) crnog grožđa, prije i poslije sumporenja. U moštu su obično mikroorganizmi s bobica.Mikroorganizmi koji prevladavaju su kvasci. Oni su često udruženi s plijesnima i bakterijama mliječne kiseline i bakterijama octene kiseline. Na vinovoj lozi su kvasci od početka zrenja, a maksimalna koncentracija je u vrijeme pune zrelosti.Mikrobiološka kontrola matičnog kvasca: postotak mrtvih stanica (maksimalno 5 – 10%)

66. Kako se odvaja grožđani sok (mošt) od masulja? Opišite dva principijelna načina.Kako se za proizvodnju bijelog vina koristi samo mošt koji se podvrgava alkoholnoj fermentaciji, odmah nakon muljanja grožđa je potrebno odvojiti čvrste dijelove od mošta cjeđenjem. Kod proizvodnje crnih i ružičastih vina, masulj se najprije podvrgava alkoholnoj fermentaciji nakon čega slijedi odvajanje vina (mošta) od komine cjeđenjem.Cjeđenje je vrlo bitan proces jer ima utjecaja na ekonomičnost rada (što veći randman mošta, vina) i na kvalitetu vina (gorčina, harmoničnost okusa).Cjeđenje se odvija u 2 faze: odvajanje samotoka i cjeđenje pod jakim pritiskom.1. Odvajanje samotoka u ocjeđivačima:Dio vina koji slobodno, bez ikakvog pritiska, izlazi iz cisterni predstavlja samotok. To je grožđani sok iz središnje zone bobice i najbolje je kvalitete. Njegova količina je obično 40-60% ukupne količine mošta (vina). Koriste se uređaji ocjeđivači (betonski bazeni suženi pri dnu) koji prema principu rada mogu biti gravitacijski (koriste slobodni pad, nepokretni) i kompresijski (koriste slabi pritisak).Gravitacijski ocjeđivači mogu raditi kontinuirano (na dnu bazena je beskonačni vijak i sito kroz koje prolazi mošt) i diskontinuirano (jedan tank se puni, drugi prazni, a u trećem se odvija cijeđenje). Njihov nedostatak je što se mošt odvaja sporo i zbog toga je duže izložen nepovoljnom djelovanju kisika iz zraka.Kompresijski ocjeđivači rade kontinuirano. Najčešće se koriste i rad s njima je jednostavan.2. Cjeđenje pod jakim pritiskom u cjednicama ili prešama:Masulj ili komina se podvrgava tlaku kojim se postiže maksimalno izdvajanje soka, ali bez štetnog djelovanja na kvalitetu budućeg vina. Maksimalni tlak što ga se može primjeniti je 17 kp/cm2, dok se u praksi najčešće koristi tlak od 4-6 kp/cm2. Važno: ne smiju se prijeći vrijednosti kod kojih bi ostvarili istjecanje fiziološke vode iz pokožice ili sjemenki. Razlikujemo cjednice s kontinuiranim i diskontinuiranim radom.Kod diskontinuiranih cjednica se mehanizam za stvaranje pritiska kreće u jednom ili više pravaca, okomito ili vodoravno, pri čemu se masulj sabija i mošt oslobađa. Pri cjeđenju ne dolazi do oštećenja čvrstih dijelova masulja, tako da se mogu koristiti za proizvodnju visokokvalitetnih vina. Njihova mana je mali učinak rada (duže trajanje i više radne snage). Dijelimo ih na vertikalne (sa zavrtnjem, hidrauličke), horizontalne (automatsko rastresanje komine i pražnjenje) i pneumatske (standardne pneumatske cjednice i tank cjednice, po tipu su horizontalne).Kod kontinuiranih cjednica dolazi do velikog trenja između dijelova masulja i samog vijka. pri čemu se čvrsti dijelovi masulja razaraju. Posljedica je vino trpkog okusa s puno taloga.

44

67. Što je to moštomjer i kakvih sve ima?Moštomjer je areometar. Njime se mjeri gustoća, tj. specifična težina mošta iz čega se može izračunati sadržaj šećera u moštu.Oechselov moštomjer:-stupnjevi oechsela (°Oe) pokazuju razliku između specifične težine mošta i vode-sadržaj šećera se izračunava prema formuli:

g šećera/L mošta = (°Oe/4) - 3-konstruiran je za rad pri 15°C, pa se u slučaju odstupanja temperature mošta mora vršiti korekcija očitanih stupnjeva oechsela:

-za svaki 1°C stupanj ispod 15°C vrijednost stupnjeva oechsela smanjuje za 0,2 °Oe-za svaki 1°C stupanj iznad 15°C vrijednost stupnjeva oechsela povećava za 0,2 °Oe

-izračunavanje količine alkohola u vinu nakon fermentacije mošta:g šećera/L mošta x 0,59 = % alkohola-koeficjent 0,59 je dobiven empirijski polazeći od toga da fermentacijom 100 g šećera nastaje 59 mL alkohola-0,24 g saharoze / 1L = 1°Oe

Saleronov moštomjer:-očitava se točna vrijednost specifične težine mošta-sadržaj šećera se izračunava prema formuli:

g šećera/L mošta = specif. težina mošta-1000specif težina saharoze-1000

Bomeov moštomjer:-često se koristi u Francuskoj-vrijednosti njegovih stupnjeva približno odgovaraju vol % alkohola u vinuBabov moštomjer:-danas se rijetko upotrebljava-pokazuje sadržaj šećera u moštu izražen u gramima na 100 grama moštaRučni refraktometar:-može se upotrijebiti za mjerenje sadržaja šećera u moštu umjesto moštomjera-za kratko vrijeme se može ispitati veliki broj uzoraka-za ispitivanje je dovoljna samo jedna kap mošta-pokazuju postotak suhe tvari u otopini koja se ispituje-izračunavanje postotka šećera: vrijednost dobivena na refraktometru se pomnoži sa 4,25 i time se prevodi u stupnjeve oechsela (°Oe)

68. Kako se dijele strojevi za muljanje i runjenje?Runjenjem i muljanjem (gnječenje grožđa) se postiže:-odvajanje soka od čvrstih dijelova-disperzija kvasca u tekućoj fazi-dodani K-metabisulfit se jednolično rasporedi (racionalnija upotreba)-otapanje bojila, mirisnih, taninskih tvari iz pokožice i drugih krutih dijelovaNe smije doći do drobljenja čvrstih dijelova grožđa.Muljače se dijele na one s trenjem kao principom rada (valjci), te na centrifugalne (istovremeno se odvajaju i peteljke iz masulja; vertikalne i horizontalne, više taloga).Strojevi za muljanje grožđa i skidanje peteljki se dijele prema:1) redoslijedu osnovnih operacija koje se obavljaju na stroju

-muljače-runjače-runjače-muljače

2) prema načinu obavljanja osnovnih operacija-muljače obične i centrifugalne

45

3) prema dodatnim uređajima za kompletiranje osnovnih operacija stroja-koš (lijevak)-sakupljač masulja-deflektori (vodilice, odbijači)

4) prema dodatnim uređajima koji daju nove funkcije stroju-dozatori za grožđe-pumpe za transport masulja-transporteri peteljki-centrifuge za peteljke-električne regulacije

Najčešći tipovi strojeva za proizvodnju masulja:-muljače-muljače-runjače s dodatnim uređajima-muljače-runjače-runjače-muljače-centrifugalne muljače-runjače

69. Koliko ima etanola, glicerola, dušićnih spojeva i pepela u vinu?Osnovni sastojci vina:

75% voda7,5-15% (vol/vol) etanol4-12 g/L ukupne kiselina (kao vinska kiselina)0,2-1 g/L hlapljive kiseline (kao octena kiselina)15-38 g/L ukupni ekstrakt5-14 g/L glicerol0,2 g/L tanin u bijelom vinu4,0 g/L tanin u crnom vinu1,2 g/L anorganske tvari (pepeo) u bijelom vinu3,0 g/L anorganske tvari (pepeo) u crnom vinu200-500 mg/L dušićnih spojeva

Etanol:-mora potjecati isključivo od alkoholne fermentacije šećera iz grožđa (mošta)-u prosjeku 9-13% volumski-prema sadržaju alkohola, vina se dijele:

-slaba vina (do 9% vol alkohola)-srednje jaka vina (9-11 % vol alkohola)-prilično jaka vina (11-12% vol alkohola), sortna vina-jaka vina (12-15% vol alkohola)-vrlo jaka vina (više od 15% vol alkohola)

-prema zakonu, vino mora imati minimalno 8% etanola-fermentacijom se može dobiti maksimalno 18%, sa posebnim fermentacijskim kvascima 19%Glicerol:-alifatski viševalentni alkohol-sekundarni proizvod fermentacije-njegovo prisustvo je važno za kvalitetu vina-mošt zdravog grožđa nema glicerola (napad plijesni)-ispod 6 g/L, razrijeđeno vino-iznad 14 g/L, dodatak glicerola

46

Dušični spojevi:proteini (glukoproteini) – koloidi pozitivnog naboja, mutež vina, ultrafiltracija, polipeptidi – 60-80% dušika, amini – manje u bijelim, više u crnim, amidi – asparagin, glutamin, heksozamini, nukleinski dušik, biološki amini – primarni, sekundarni, tercijarni (histamin)-ukupni dušik u moštu iznosi 200-500 mg/L, 3-5% (vina imaju manje od mošta, crna vina imaju više od bijelih)-kvasac troši 60-70% ukupnog dušika, uglavnom amonijakMinerali (pepeo):-u moštu 1,6-10,2 g/L, u vinu 1,2-3 g/L-uloga u stabilizaciji vina i regulaciji oksido-redukcijskih reakcija u vinu-ako je jako visok ili jako nizak sadržaj minerala, sumnja se da je vino falsificirano-K –najviše u obliku tartarata

-50% ukupnog pepela-ostaje s Ca u komini poslije cijeđenja

-Ca -također u obliku tatratata-Mg -soli topive u vodi (prijelaz iz komine u mošt)-Na i Al u malim količinama-Fe -7-20 mg/L-Cu, Zn, fosforna kis. (najzastupljenija među anionima), sumporna kis., HCl-mikroelementi: Mn, B, Mb, Ru, Co, Ni (sortne karakteristike i buke su jače izraženi ako ih ima više)-predstavlja nesagorivi dio sastojaka (ostaju žarenjem suhog ostatka nakon isparavanja vina)-isti elementi kao i u moštu, samo ih je manje-crna vina su najbogatija, slijede ružičasta, pa bijela-minerali se nalaze u čvrstim dijelovima grožđa, pa je koncentracija u vinu to veća, što je mošt bio dulje u kontaktu sa kominom

70. Što predstavlja ekstrakt u vinu (po sastavu) i koliko ga ima?Pod ekstraktom u širem smislu podrazumijevamo skup svih neisparljivih sastojaka vina. U vinu se nalaze kao prave otopine ili kao koloidi.Razlikujemo 3 vrste ekstrakta: ukupni, nereducirani i reducirani:Ukupni suhi ekstrakt je skup svih tvari vina koje pod određenim fizičkim uvjetima na isparavaju. Nereducirani ekstrakt čini ukupni suhi ekstrakt umanjen za vrijednost ukupnog šećera.Sadržaj ekstrakta ima velik značaj za kvalitetu vina. Vina bogata ekstraktom su puna i harmonična. Veća količina alkohola u ovim vinima se slabije primjećuje pri kušanju. Vina s niskim sadržajem ekstrakta su prazna i neharmonična, pa se nešto veće količine alkohola jako primjećuju.Sadržaj ekstrakta u vinu ovisi o nekoliko faktora:

sorti (kvalitetne sorte daju vina s više ekstrakta),klimatski i geomorfološki faktori (toplija klima, plodnije zemljište – više ekstrakta),zdravstveno stanje grožđa,način prerade grožđa,način vinifikacije.

Vrijednost ekstrakta u bijelim vinima je niža nego u crnim.U našim vinima je vrijednost ekstrakta najčešće oko 20 -30 g/L. Zakonom su propisane minimalne vrijednosti ekstrakta i one su: za bijela vina: 15 g/L

za ružičasta vina 16 g/Lza crna vina 18 g/L

47

Sastojci:-šećeri: -od 4 g/L (suha) pa do više od 50 g/L (slatka)-kiseline: -organske, nehlapive (zbog nepotpune oksidacije šećera)

-vinska 0,5-6 g/L-jabučna 0,6-2,7 g/L-mliječna 0,5-2,5 g/L-jantarna 0,25-1,5 g/L-limunska u tragovima 0,7 g/L-ukupno: 5-10 g/L

-dušićne tvari: -proteini, polipeptidi, amini, amidi, heksozamini, nukleinski, dušik, biološki amini (200-500 mg/L u moštu)-tanini:-u tragovima

-daju trpki i opori okus vina-po strukturi su derivati fenola

-pektini: -0,1-1 g/L-polimeri glukuronske kiseline-u vino dolaze iz čvrstih dijelova grožda-otežavaju taloženje mutnoće i bistrenje

-mineralne tvari-tvari boje: -flavoni –bijelo vino

-antocijani –nosioci boje crnog vina-tvari arome –u tragovima-vitamini –u tragovima-glicerol (ključa pri 290°C), 6-14 g/L

71. Važnost sumporenja i o čemu ovisi potrebna količina SO2? Koja su pozitivna, a koja negativna svojstva SO2? Koji je redoslijed osjetljivosti mikroorganizama na SO2?U bijelim vinima SO2 štiti od oksidacije i vrši selekciju kvasaca. U crnim vinima je bitan za proces maceracije, te za selekciju kvasaca. Nema pravilne vinifikacije ni bijelog, ni crnog grožđa bez sumporenja.Potrebne količine SO2 ovise o:

1. zdravstvenom stanju grožđa2. temperaturi grožđa i mošta (više temp, potrebno je više SO2)3. kiselosti mošta (niži pH, više aktivnog SO2)4. dozrelosti grožđa (više šećera, potrebno je više SO2)5. trenutku dodavanja SO2

6. načinu miješanja-crna vina se manje sumpore jer tanini i antocijani imaju baktericidno djelovanje

Dozvoljeno je dodati maksimalno 400 (350 ukupnog) mg SO2/L vina, od toga maksimalno 40 mg slobodnog SO2/L vina. Prosječno sa dodaje:

-moštu ili masulju 5-15 g/hL (do 25 g/hL za plijesnivo grožđe)-pri prvom pretakanju 4-5 g/hL-pri drugom pretakanju 2-3 g/hL

Sumpore se: -grožđe prije prerade (zaštita od oksidacije)-mošt na početku fermentacije (najefikasnije djelovanje pri selekciji)-vino

48

Pozitivna svojstva SO2:1. vrši pozitivnu selekciju mikrobiološke populacije u moštu ili vinu2. djeluje kao antiseptik i antioksidans (redukcija pojedinih spojeva, snižava redoks-potencijal rH mošta i vina)3. ubrzava otapanje tvari boje iz grožđa (maceraciju)4. ubrzava taloženje negativno nabijenih čestica

Negativna svojstva SO2:1. u većoj količini utječe negativno na miris i okus vina2. lako i brzo se veže s raznim sastojcima u vinu, tako da samo mala količina ostaje u obliku SO2 koji je jedini aktivni oblik (sa šećerima se veže reverzibilno, a s acetaldehidom, aldo- i keto- grupama, taninom se veže ireverzibilno)3. sprečava transformaciju jabučne u mliječnu kiselinu4. štetan za ljudsko zdravlje, jer veže kisik i B1 vitamin u krvi

Redoslijed osjetljivosti mikroorganizama na SO2:-kvasci 80-300 mg/L-plijesni 50-150 mg/L-bakterije 50-100 mg/L

-najotporniji su: Saccharomyces bayanusSaccharomyces ludwigii

72. Čime se može sumporiti u podrumu? Napišite kemijsku reakciju vinske kiseline i vinobrana. Koliki je postotak oslobođenog SO2 u reakciji?1. paljenjem elementarnog sumpora -za otpražnjeno ili prazno posuđe:

-sagorjevanje sumpornog praha ili traka

2. plinovitim SO2 –sumporenje posuda komprimiranim plinom3. tekućim SO2 –mošt ili vino

-ukapljivanje SO2 (g) pri -15°C ili pri 20°C, 303 kPa-čelične boce, tlak 2-3 atm

4. razrijeđenom sulfitnom kiselinom (H2SO3) –mošt (5% SO2 u vodi)5. kalijevim metabisulfitom (vinobran K2S2O5) –mošt ili vino (57,6% SO2)

-10-30 g vinobrana /hL mošta ili masulja-maksimalno 30 g/hL zbog vezanja kalija i vinske kiseline pri čemu nastaje streš koji se taloži i tako se smanjuje aciditet

73. Što je to šaptalizacija, a što egalizacija?Šećer u moštu se može povećati na 2 načina: dodavanjem saharoze (šaptalizacija) i dodavanjem koncentriranog mošta:-topli način: mošt se koncentrira na 60-70% s.tv. (miris po kuhanom zbog karamelizacije)-hladni način: mošt se smrzava, voda kristalizira i led se odstranjuje (veliki gubici u ledu, do 40%)Egalizacija: -miješanje istih vina radi ujednačavanja kvalitete

-tijekom prvog pretakanja

49

Šaptalizacija:Upotreba saharoze (čistoće 98-99,5%) kako bi se povećala količina šećera u moštu (popravak kvalitete mošta) kad zbog nepovoljnih klimatskih uvjeta kemijski sastav mošta ne odgovara željenom. Saharoza se najčešće dodaje prije ili na samom početku alkoholne fermentacije.Najprije treba odrediti količinu šećera u moštu (a, u °Oe), te odlučiti koliku količinu šećera u moštu želimo (b, u °Oe). Kako je za povećenje specifične težine mošta za 1°Oe potrebno dodati 0,24 kg saharoze u 100L mošta, prema formuli možemo izračunati potrebnu količinu saharoze (x, u kg): x=(b-a)*0,24/100 * V(mošta u L) Zato što 1 kg otopljene saharoze povećava volumen mošta za 0,6L, potrebno je prije dodavanja saharoze oduzeti 0,6*x L mošta.Količinu saharoze možemo odrediti i preko razlike u količini alkohola koju bi dobili s moštom i koju želimo, te tada polazimo od toga da se pravilnom fermentacijom od 1.7 kg saharoze dobije 1L etanola (za povećanje etanola za 1% u 1 hL vina, potrebno je dodati 1,7 kg saharoze).Problem je određivanje količine šećera u kljuku (masulju) jer je teško procijeniti odnos između čvrstih dijelova i mošta, pa se uzima da u 100L masulja ima 70-80L mošta.Prema pravilniku, maksimalne količine: 4 kg saharoze u 100 L mošta, tj. 3 kg saharoze u 100 kg mošta/masuljaŠaptalizacija je kod nas zabranjena; može se dodati koncentrirani mošt tako da koncentracija šećera poveća maksimalno za 1/5 početnog sadržaja (postotak etanola se ne smije povećati za više od 2%)

74. Kako se popravlja kiselost, boja i smanjenje udjela tanina u vinu?Popravljanje kiselosti vina:a) smanjenje aciditeta:-temelji se na dodavanju spojeva koji sa vinskom kiselinom daju netopive soli kao npr. CaCO3 (aktivniji) i neutralni kalijev tartarat-proces neutralizacije vinske kiseline kalcijevim karbonatom ne ide do kraja, niti se odvija odmah po njegovom dodatku, nego tijekom nekoliko mjeseci, te je vino nestabilno (naknadno taloženje)-može se koristiti u gotovim vinima ili u moštu-oduzima se obično 1-2 g/L (iznimno 3 g/L)-za smanjenje kiselosti od 1 g/L treba 67 g/hL CaCO3

(mirovanje, mošt 12-24 h, vino 10-14 dana, pretakanje)-mošt jako visokog aciditeta (nedozrelo grožđe) karakterizira visok sadržaj jabučne kiseline (40:60=vinska:jabučna), a kalcijeve soli jabučne kiseline su topljive i lošeg ukusa-ali pod određenim uvjetima može doći do stvaranja dvostruke, kalcijeve soli vinske i jabučne kiseline koja se taloži, postupak: jaka neutralizacija dijela mošta do pH 4,2-4,5 pod smanjenim pritiskom, pri čemu se formira se kalcij-tartarat koji reagira s već stvorenim kalcij-malatom i dolazi do stvaranja dvostruke kalcijeve soli jabučne i vinske kiseline koja se brzo izlučuje iz otopine; nakon 3 dana slijedi filtracija-jabučna kiselina se može smanjiti i biološkim putem, jabučno-mliječnim kiselim vrenjem (ako je dio vinske kiseline odstranjen)Kupažiranjem

50

b) povećanje kiselosti-vina od sorti grožđa s izraziro slabim aciditetom ne zadovoljavaju na ukusu i lako se kvareDodavanjem vinske kiseline (glavna i najpostojanjija kis vina):-problem prilikom određivanja količine koju je potrebno dodati: dio se taloži u obliku kalijhidrotartarata (jače taloženje u prisutnosti čvrstih dijelova grozda zbog prisustva mineralnih tvari naročito K), pa odnos dodane kis nije ekvivalentan s povećanjem aciditeta-dodaje se na osnovu praktičnog iskustva: za povećanje aciditeta za 1g/L kod masulja se dodaje 4g (u 2 maha: na početku fermentacije i nakon otakanja), a kod mošta 2 g vinske kiselineDodavanjem limunske kiseline:-blaža, pridonosi harmoničnosti i svježini vina, te sprečava pojavu sivog i plavog preloma zbog stvaranja kompleksa s željezom-zastupljena u vinu u relativno malim količinama, pa je dozvoljeno dodavati samo 50 g/hL-ako želimo povećati aciditet za 1g/L (izražen vinskom kis) potrebno je dodati 0,9g limunske-preporuča se za bijela i ružičasta vina-obično se dodaje gotovom vinu tijekom prvog pretakanjaPrimjenom greša ili jaguride: grožđe nepotpune zrelosti (više od 30 g/L ukupnih kiselina)-jeftin postupak, vino ne postaje grubo i neharmonično-mana: nije uvijek dostupnoKupažiranjem tj. miješanjem moštova različitih aciditeta, obično prije fermentacije ili nakon prvog pretakanja.Odvajanjem peteljki zbog sadržaja vode u njima.Oduzimanje tanina:

-bistrenjem s bjelančevinastim bistrilima: bjelanjak jajeta i želatina-neutralizacija (koloidi metala i tanina su negativno nabijeni a bjelančevine pozitivno

Popravljanje boje crnih vina:-intenzitet boje je važan za kvalitetu-dozvoljeno miješanje s grožđem/vinom bojadisera (10-20%)

-imaju boje smještene i u kožici i u mesu bobice:Alicaute bouchetPetit bouchetGamay bojadiserzačinak

-enocijanin

76. Što su vinifikatori i kako se dijele prema načinu fermentacije?Vinifikatori su uređaji za brzu fermentaciju, često uz difuziju boje i tvari iz pokožice u mošt ili maceraciju. To su drvene, metalne ili betonske posude. Vrenje u vinifikatoru traje 36-48 sati, a izluživanje boje 4-16 sati. Spontano vrenje traje 6-15 dana burno, a zatim 6 tjedana tiho.Prema načinu fermentacije: kontinuirani, diskontinuirani, mehanički (polukontinuirani)Kontinuirani: -jednofazni i višefazni

-ne koristi se za maceraciju, već samo za provrijavanje mošta-koristi se za vina koja se kupažiraju-kvaliteta vina je optimalna(masulj dobiva specifičan tretman: kontrolirana temperatura, hlađenje)-sve je automatizirano-protok 40 hL/h

Diskontinuirani (šaržni) -manje vinarijePolukontinuirani (mehanički) -najviše u praksi (protok 80-100 hL/ h)

51

Vrijeme fermentacije u vrionicima je skraćeno zbog:-sinhronizirano djelovanje više faktora: recirkulacija, homogenizacija kvasca i supstrata-dobavljanje kvasca u vrenju-ostalim stimulacijama vrenja

Zahtjevi za moderne vinifikatore:1. da troše što manje radne snage2. da su automatizirani3. da postoji kontrola vrenja4. da su investicijski troškovi što manji

77. Koliko ima saharoze u moštu i vinu, a koliko glukoze i fruktoze?-grožđe u punoj zrelosti: glc/fru = 1-najbogatiji šećerom je samotok-mošt: Glc+Fru 180-220 g/L

Sah 2-5 g/L-vino: Glc+Fru 0,5-2 g/L (reducirajući šećeri, -1 g/L)

Sah malo

78. Koliki je broj kvasaca na površini bobice i koji kvasci započinju, a koji nastavljaju alkoholnu fermentaciju? Nabrojite barem dva kvasca koji izazivaju kvarenje vina.Kvasci u vinogradu: populacija od 102 do 104 CFU/bobici (103-106 stanica ovisno o lokaciji vinograda, klimatskim uvjetima, te korištenju pesticida i ostalih kemikalija).Spontanu fermentaciju započinje kvasac Kloeckera apiculata (najzastupljeniji, asporogeni), koji proizvodi prve količine alkohola, maksimalno 4-5%. Fermentaciju nastavlja Torulopsis stellata (asporogeni, na pljesnivom grožđu često uz B. cinerea), koji se dulje zadržava u toku fermentacije, do 7-10% alkohola. Ako je mošt sumporen, obje vrsta ranije nestaju iz mošta/vina. Fermentaciju zatim nastavlja sporogeni kvasac S. cerevisiae koji ima vodeću ulogu i završava fermentaciju (čak do 16% alkohola). U završnoj fazi fermentacije prevladava S. bayanus.Svi kvasci se javljaju istovremeno, s različitim stupnjem učešća u pojedinim fazama fermentacije. Ostale vrste iz prirodne populacije su manje značajne (pratioci i kontaminanti).Kvasci koji uzrokuju kvarenje vina:-Zigosaccharomyces baillil -uzrokuje fermentaciju slatkih vina-Saccharomyces ludwigi -kontaminira slabo održavane vinske podrume

-proizvodi velike količine acetaldehida-jako otporan na SO2 (do 600 mg/L)

-Brettanomyces vini -često u pjenušavim vinima-proizvodi acetamid (mišji miris)

-Hansenula anomala -puno etilacetata i octene kiseline-Pichia membranefacens -film na površini-Pichia fermentas -puno acetaldehida, octene kis. i estera octene kis.

52

79. Kako djeluju kvasci ubojice, «killer» kvasci?-proizvode toksin letalan za osjetljive (s) vrste-neutralne vrste ne proizvode toksin i rezistentne su na njega-K-toksin: -glikoprotein

-priljubljen uz citoplazmenu membranu-prekid sinteze makromolekula-inhibicija aktivnog transporta aminokiselina

-nađeni među rodovima: Saccharomyces, Debaromyces, Torulopsis, Candida, Pichia

Determinante fenotipa:a) citoplazmatske: -sadrži 2 tipa RNA obavijene proteinskom kapsulom (čestice viralnog

tipa)b) vezane uz jezgru -3 tipa gena

-gen za održavanje viralnih čestica u citoplazmi-gen za ekspresiju i izlučivanje toksina-gen za rezistenciju na toksin

80. Da li povećani udjeli etilnog estera povećavaju ili smanjuju kvalitetu vina, a kako na kvalitetu vina utječu viši alkoholi? (smanjuju)Esteri nastaju međusobnom reakcijom kiselina i alkohola procesom esterifikacijom. Mogu biti neutralni (hlapivi) ili kiseli (nehlapivi). Od monobazičnih kiselina nastaju neutralni, a od višebazičnih neutralni ili kiseli. U vinu mogu nastati biološkim putem (u tijeku fermentacije) ili kemijskim putem (za vrijeme čuvanja i starenja). Sadržaj ukupnih estera zavisi od sastava i starosti vina (nova vina 2-3 m ekv/L, stara vina 9-10 m ekv/L, neutralni esteri 1,5-6 m ekv/L).Proces nastajanja estera je spor. U vinu se nalaze esteri octene, butanske, kaprilne, kaprinske, mliječne, vinske i jabučne kiseline. Od alkohola su prisutni etanol i neki viši alkoholi.Neki esteri dolaze iz grožđa, kao sastojci eteričnih ulja bobica grožđa. Esteri viših alkohola sudjeluju u stvaranju bukea.Etilni ester octene kiseline: -voćna aroma

-u manjim količinama nastaje za vrijeme alkoholne fermentacije (0,5-2,5 m ekv/L), nema utjecaja na miris-veće količine stvaraju bakterije octene kiseline(pojava ciknutosti)-povećane količine smanjuju (povećavaju-skripta!) kvalitetu vina

Viši alkoholi (imaju višu točku vrenja od etanola)-u vinu su najzastupljeniji (čine 90% svih viših alkohola u vinu):

izoamil-alkohol, amil-alkohol i izobutil-alkohol-veće količine umanjuju kvalitetu vina-bijela vina: 222-405 mg/Lcrna vina 285-580 mg/L-ostali: propil-alkohol, heksil-alkohol, heptil-alkohol, oktil-alkohol, nonil-alkohol...-što je kasniji prvi pretok, to je više viših alkohola

-Šehović: i vrlo male količine alkohola su otrovne-Radovanović: stupaju u reakciju s kiselinama stvarajući pri tome odgovarajuće estere ugodnog mirisa, buke vinaNezasićeni alifatski alkoholi (iz grupe terpena)

-geraniol, nerol-nosioci aroma muškatnih sorti

-aromatski alkoholi u malim količinama također sudjeluju u formiranju bukea vina

53

81. Kako se proizvodi selekcionirani kvasac i u kakvom obliku? Koja količina i kada se koristi za inokulaciju?Selekcionirani vinski kvasci predstavljaju pojedine vrste i sojeve koji su izolirani u obliku čistih kultura zbog svojih morfoloških i fizioloških karakteristika. Glavnim nosiocem fermentacije se smatra Saccharomyces cerevisiae var. ellipsodeus.Njihovom primjenom se postiže potpuniji i pravilniji tok fermentacije (bez većih skretanja i stvaranja nepoželjnih i štetnih nusprodukata) prema cilju: nastajanje sekundarnih proizvoda u vinu Selekcionirani kvasac (čista kultura) je poželjno primjeniti:-kod usmjerenih fermentacija:

-u proizvodnji voćnog desertnog vina za koje je potrebna točno određena maksimalna koncentracija etanola (visokofermentirajući sojevi)

-za proizvodnju sherry-a (sojevi koji stvaraju sherry aromu)-kod naknadne fermentacije-šampanjizacija-kod mošta iz defektnog grožđa; u lošim godinama kad se mošt mora jače sumporiti zbog plijesnivog grožđa (sulfitni kvasac)-za fermentaciju mošta koji je taložen centrifugiranjem i filtracijom kroz kiselguhr zbog eliminacije epifitnih kvasaca.Kvasac mora imati određene karakteristike: otporan prema sumpordioksidu, optimalne temperature (krio kvasci, termorezistentni kvasci), ponašanje prema pritisku (prilikom šampanjizacije), koliko sec produkata stvara, kako se taloži...Proizvode ih enološke stanice, istituti ili posebni pogoni za proizvodnju selektivnih kvasaca.Oblici u kojima se pojavljuje:-u razrijeđenom obliku -razmnožen u moštu, aktivan, (odmah upotrijebiti, inače gubi aktivnost)-u koncentriranom obliku -u bocama ili tubama u obliku paste (prethodna aktivacija)-na čvrstoj podlozi (kolonije u epruvetama) -potrebna aktivacija i umnažanje-u liofiliziranom stanju (sušen u vakuumu, temp<0)-za distribuciju na veće udaljenostiAktivacija kvasca:Matični kvasac je kvasac pripremljen za upotrebu (aktiviran) i razmnožen u dovoljnoj količini. Mošt od zdravog grožđa se pasterizira na 70°C kroz 30 min (ili na 100°C kroz 5 min), zatim ohladi do sobne temp, doda suspenzija kvasca, dobro promiješa i stavi vreljnjača. Nakon 24-28 h započinje burno vrenje. Obično se dodaje 1-3 L/hL mošta (2-3% kvasca) uz pretakanje, 3-4 sata nakon sumporenjaNačini proizvodnje matičnog kvasca:1) Nagre, Francot i Bremond:-sistem 5 cisterni: 1 veća od 50hL iznad 4 manje od 12hL-veća cisterna služi za prihvat mošta (jače sumporenje 50 g/hL) za opskrbu manjih cisterni u kojima se vrši uzgoj matičnog kvasca-u jednu donju cisternu unesemo aktivni kvasac (20-30L) te pustimo da kapa sumporeni mošt iz gornje cisterne (kako ne bi došlo do prekida fermentacije zbog jačeg sumporenja); tijekom prvog dana se cisterna puni, a idućeg dana, kada se puni druga cisterna, u prvoj se odvija vrenje; treći dan se prva cisterna prazni, u drugoj se odvija vrenje, a treća se puni; četvrta cisterna se koristi tijekom pranja prvih tri-dnevna prerada 2-3 vagona grožđa2) Gerasimov:Mošt se prije vrenja zagrijava do 100°C kroz 20-30 min (inaktivacija prirodne mikroflore). Uređaj se sastoji iz 3 cisterne od kojih je jedna iznad druge dvije. U gornjoj cisterni se nalazi zmijasta cijev za sterilizaciju i hlađenje mošta. U donjim cisternama se odvija razmnožavanje čiste kulture kvasca. Složeniji postupak.

54

3) matični kvasac iz prirodne mikrobne populacije:zdravo grožđe → mošt → 1/10 sumporenje s 15 g/hL SO2 → fermentacija (30 °C/24 h)

↓ ↑9/10 sumporenje s 30-40 g/hL SO2 → fermentacija (polagano

dodavanje)

Suhi selekcionirani kvasac se dodaje (na 100L mošta ili masulja):-moštu bijelih sorti 10-15 g/hL-masulju crnih sorti 15-25 g/hL-za vrenje kod niskih temp. 15-30 g/hL-za naknadno vrenje 25-40 g/hL-vrenje za proizvodnju vina s visokim postotkom alkohola 15-30 g/hL

82. Napišite formule konverzije šećera (aerobno/anaerobno) i obrazložite. Koji su sekundarni produkti alkoholne fermentacije i kako glasi formula bilance svih sekundarnih proizvoda?Aerobna konverzija šećera:C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O+ 686 kcalAerobnim razlaganjem šećera, kvasac dobiva puno više energije (ekonomičniji proces) koju koristi za umnožavanje, pa tako u aerobnim uvjetima nastaje puno biomase.Anaerobna konverzija šećera:C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2 + 40 kcal

piruvat (dekarboksilaza) → acetaldehid + CO2

acetaldehid (alkoholdehidrogenaza, redukcija) → etanolU anaerobnim uvjetima šećer nije potpuno iskorišten, te se dobiva manje energije i razmnožavanje je sporije. Da bi osigurao energiju za preživljenje, kvasac fermentira velike količine šećera, te proizvodi etanol i ugljik-dioksid te mnoge druge sekundarne produkte: glicerol, octena i jantarna kiselina, acetoin, 2,3-butandiol.g) Glicerol nastaje na početku fermentacije, istovremeno s nastajenjm piruvata, dok se ne stvore veće količine acetaldehida (preuzima ulogu akceptora vodika)

dihidroksiacetonfosfat → glicerol-3 fosfat → glicerolOstali sec proizvodi nastaju od jednog dijela acetaldehida prije nego što se reducira u etanol (usporeno zbog nedostatka vodika):a) Octena kiselina nastaje dismutacijom acetaldehida (h):

2 CH3CHO + H2O → CH3COOH + C2H5OHs) Jantarna kiselina nastaje dismutacijom 5 molekula acetaldehida:

5 CH3CHO + 2 H2O → COOH-CH2-CH2-COOH + 3 C2H5OHm) Acetoin nastaje kondenzacijom acetaldehida:

CH3CHO + CH3CHO → CH3-CO-CHOH-CH3

b) 2,3-butandiol nastaje kondenzacijom i oksidoredukcijom acetaldehida i etanola:CH3CHO + C2H5OH → CH3-CHOH-CHOH-CH3

Bilanca svih sec proizvoda stvorenih preko acetaldehida tj. piruvata:∑=2a + 5s + 2m + b + h (izražena u molarnim vrijednostima nastalih iz 1L acetaldehida)∑/g=0,82-0,95, a ako je veće od 1, prisutna je i neka druga fermentacija (kvarenje vina)

55

83. O kojim faktorima ovisi fermentacija i koje su karakteristike burnog vrenja? Kako se tehnički vodi fermentacija?Fermentacija ovisi o: -sastavu mošta: Fermentacija se najbolje odvija kad je konc šećera od 15-18%, a iznad 60% kvasac gubi moć fermentacije zbog osmotskog pritiska. Kiselost mošta se najčešće kreće od 2,8-3,8 pH, a optimalno za aktivnost kvasca je 4-6. Na njegovu aktivnost se bitnije odrežava tek pad pH ispod 2,5. Kvasci nisu osjetljivi na nehlapljive kiseline sve dok su u normalnim količinama, ali su puno osjetljiviji na hlapljive kiseline (octena kis 3 g/L usporava fermentaciju). Tanin također ometa fermentaciju u konc. većoj od 6 g/L (prijanja uz stanicu kvasca i ometa izmjenu tvari). Mošt mora sadržavati tvari potrebne za rast kvasca poput dušikovih tvari, vitamina, mineralnih tvari.-aeraciji: Alkoholna fermentacija je anaerobni proces, ali u potpunom odsustvu kisika se kvasac ne može razmnožavati, a za uspješnu fermentaciju je potreban što veći broj mladih i aktivnih stanica. Pristup kisiku se može osigurati na različite načine: ostavljanjem praznog prostora u tankovima, pretakanjem dijela mošta 1-3 dana nakon početka fermentacije (nakon što se stvori 4-5% alkohola, pretakanje nema efekta)-temperaturi: Granice optimalne temp za aktivnost kvasca su od 30-36°C. Kvasac je vrlo otporan prema niskim temp., ali ne i prema višim (iznad 40°C gubi aktivnost). Najbolje je kad se temp održava konstantnom tijekom vrenja. Pri višim temp se stvara više sec proizvoda, a i osjetljivost prema alkoholu je veća.-sumporenju: antiseptička svojstva-vrsti i količini kvasca-veličini posudeKaraktristike burnog vrenja:-intenzivna aktivnost kvasca:

velika brzina potrošnje šećera i proizvodnja velike količine CO2

-pojava pjene-zamućenje mošta (zbog razmnožavanja kvasaca)-razvijanje topline

-koristi kvascu za razvoj-jedan dio se gubi uz isparavanje vode, etanola i CO2 (ovisno o volumenu: 150-200 hL – 25% gubitka, 35 hL – 60% gubitka)

-optimalna temperatura: 15-18°C-vrijeme trajanja: 2-6 (3-5) dana

Fermentacija se izvodi u tankovima od drveta, matala ili betona koji mogu biti otvorenog ili zatvorenog tipa. Posude moraju biti 20% volumena prazne zbog pjenjenja mošta u toku vrenja. Nakon što smo napunili posude, sumporimo, te nakon nekog vremena dodajemo selekcionirani kvasac (ako je potrebno). Na tankove se stavljaju vreljnjače da se omogući odvođenje CO2, a spriječi pristup zraka. Da bi se fermentacija normalno odvijala, potrebno je voditi računa o temperaturi, pa se primjenjuju 2 tipa fermentacije:1) topla fermentacija (brže vrenje, lošija kvaliteta vina)Nakon oko 24 h započinje mućenje mošta, gubi slatkoću i počinje se pjeniti (oslobađanje CO2). U prva 2-3 dana se kvasac jače razmnožava, pogotovo ako provjetravamo. Burnu fermentaciju koja traje 3-5 dana prepoznajemo po porastu temp i jakom pjenjenju. tada naglo pada konc šećera i oslobađa se puno CO2.-početna temp. 15-18°C, postepeno se temperatura povećava za 3-6°C u bačvama, a u velikim cisternama za 10-15°C, ali se ne smije prijeći 30°C, jer tada naglo izlazi CO2

-temperatura se regulira automatski rashlađivanjem s vodom kroz cijevi za hlađenje ili se bačve moče vodom

56

Nakon burne fermentacije slijedi tiha fermentacija ili doviranje koje karakterizira pad temp, smanjenje pjene, previranje ostatka šećera, početak sedimentacije i bistrenja. Prazan prostor u tankovima je potrebno nadopuniti vinom iste kvalitete kako bi se smanjili štetne posljedice aeracije. Ako se stvorilo više taloga, vino možemo otočiti uz prisustvo zraka kako bi se kvasac aktivirao, a CO2 oslobodio.2) hladna fermentacija

-dobivanje kvalitetnijih vina pomoću selekcioniranih kvasaca-temperatura se održava između 10-15°C-više etanola, više hlapljivih kiselina, više CO2 u vinu-brže i bolje bistrenje, izraženiji okus i miris, izraženije sortne karakteristike

84. O čemu ovisi efekt hlađenja mošta, koje su karakteristike tihog vrenja ili doviranja?Efekt hlađenja ovisi o: -temperaturi mošta

-stupnju hlađenja-temperaturi vode za hlađenje-brzini protjecanja vode i mošta-ukupnoj dužini cijevi

Proces hlađenja se provodi ako je temperatura mošta veća od optimalne za početak fermentacije (u izmjenjivačima topline).

1) hladionici sa zmijačom: zmijasta cijev (spirala) se stavi u tank s hladnom vodom i kroz cijv cirkulira mošt. Bakrena cijev je s unutrašnje strane obložena emajlom kako vino ne bi došlo u kontakt s bakrom2) cijevasti hladionici: sistem paralelnih cijevi smještenih horizontalno u više redova, jedan iznad drugoga-otvoreni sustav: kroz cijev voda, izvana mošt-zatvoreni sustav: kroz cijev mošt, izvana voda3) frigouređaji kojima jako rashladimo samo dio mošta, pa ga miješamo s ostatkom4) temp se može sniziti i pretakanjem, ali se ne preporuča jer zbog intenzivne aeracije isparava dio alkohola5) sumporenjem u punom tijeku fermentacije se uspori proces fermentacije a s time i stvaranje topline

Karakteristike tihog vrenja ili doviranja:-: slabi pjenjenje, pada temperatura-prazni prostor u posudama za vrenje se puni radi sprečavanja aeracijeNakon burne fermentacije slijedi tiha fermentacija ili doviranje (period stišavanja akloholne fermentacije) koje karakterizira pad temp, smanjenje pjene, previranje ostatka šećera, slabi proizvodnja CO2, sedimentacija suspendiranih čestica i kvasaca. Prazan prostor u tankovima je potrebno nadopuniti vinom iste kvalitete kako bi se smanjili štetne posljedice aeracije. Ako se stvorilo više taloga, vino možemo otočiti uz prisustvo zraka kako bi se kvasac aktivirao, a CO2 oslobodio.Tijekom tihog vrenja se događaju promjene koje su bitne u procesima stabilizacije i starenja vina. Trajanje ovisi o količini nefermentiranog šećera. Kod moštova bogatih šećerom traje više mjeseci do godinu dana, dok kod moštova s prosječno 200 g/L šećera traje 2-6 tjedana. Na kraju fermentacije ostaje najviše 1,5-2,5 g/L reducirajućih šećera (suha vina). Za poluslatka i slatka vina, fermentacija se ne provodi do kraja (opasnost od naknadne fermentacije – biološka stabilizacija)

57

Tijekom tihog vrenja dolazi do:-fermentacije ostatka šećera,-talože se mutnoće i kvasci,-20-30% kvašćevih stanica izumire (autoliza)-postepenim hlađenjem se izlučuje vinski kamen,-jabučna kiselina prelazi u mliječnu (smanjenje kiselosti)-temperatura ne smije pasti ispod 15°C

85. Nabrojite i opišite vrste usmjerenih fermentacija.1) usporena fermentacija:-provodi se za vina visoke kvalitete, karakterističnog bukea, koja trebaju imati više svježine-temelji se na regulaciji temperature i pritiska kako bi se ublažili nagli prelazi i skokovi koji se pojavljuju pri sponatnoj fermentaciji i koji za posljedicu imaju manje alkohola i tvari arome (bukea), te nedovoljnu svježinu vina-početna temp. je 11-15°C (čak 10°C)-provodi ju selekcionirani kvasac (kvasac hladnog vrenja)-prednosti: -pravilan završetak fermentacije

-vina s više etanola-vina s boljim bukeom-smanjena opasnost od štetnih mikroorganizama-smanjena potreba za sumporenjem

-provodi se u metalnim tankovima (dvostruka stijenka ili se naplavljuje vodom)-regulacija pritiska: 15 g CO2/L mošta → 8 bara(sprečava razmnožavanje kvasca, smanjuje intenzivnu fermentaciju)2) fermentacija iznad četiri (super quatre, uber vier)-temelji se na razlici u osjetljivosti pojedinih mikroorganizama iz epifitne mikrobne populacije prema etanolu-moštu ili masulju se prije fermentacije doda prevrelog vina, tako da početna koncentracija etanola bude 4-5 % (v/v)-time se sprečava razmnožavanje Kloeckera apiculata koja ima niz negativnih osobina-inaktivacijom divlje mikroflore se stvaraju povoljni uvjeti za normalan tijek i završetak fermentacije (ne sprečava se rast mo koji su otporniji na etanol)3) kontinuirana fermentacijaBaterija međusobno povezanih posuda, sastoji se od 2 horizontalna tanka za prihvaćanje mošta iz kojih mošt prelazi u tankove za izmješavanje s matičnim kvascem i dalje u tankove u kojima se odvijaju ostale faze fermentacije. U prva 4 tanka se odvija burna fermentacija, pa ih je potrebno hladiti vodom. Tankovi su međusobno povezani odozdo cijevima kojima se vino prelijeva iz tanka u tank i odozgo sustavom cijevi za CO2 i pjenu. Iz zadnjeg tanka izlazi CO2 i mlado vino (postoje uređaji koji hvataju etanol koji izlazi zajedno s CO2).

58

86. Koji su spojevi tvari boje u crnim vinima (formula), kako prelaze u vino (postupak) i koje osobine daju vinu?Antocijani su glavni nosioci boje u crnim vinima. To su pigmenti crvene i plave boje crnog grožđa. Derivati su glukozida delfinidola i cijanidola (manje).Od koncentracije tvari boje zavisi intenzitet boje vina. Antocijani se nalaze u pokožici bobice grožđa, pa se poslije muljanja grožđa provodi maceracija (ekstrakcija antocijana i tanina iz masulja), a taj proces redovito prati alkoholna fermentacija i čini s njom jednu cjelinu. Antocijani najvećim dijelom prelaze u vino tijekom prvih 4-6 dana (burna fermentacija), zatim njihova konc. stagnira, pa opada. Sadržaj antocijana se postepeno smanjuje sa starenjem vina. U starim vinima ih skoro uopće nema zbog (hidrolizom prelaze u nestabilne oblike, kondenziraju se s taninima i acetaldehidom). Ovisno o pH vrijednosti mijenjaju boju (niži pH rubin crvena, viši pH plava). Sa SO2 stupaju u reverzibilnu reakciju u kojoj prelaze u leukooblike. Njihovoj topljivosti pogoduje visoka temp i prisutnost alkohola. Bojadiseri ili začinci su sorte grožđa koje sadrže antocijane i u soku. Uglavnom se koriste za popravak boje vina.Proces maceracije se ubrzava zagrijavanjem masulja, tj. provodi se termovinifikacija u otvorenim posudama ili termobrik sustavu. Vrši se zagrijavanje dijela masulja baz peteljke, oko 10-20%, na 65°C kroz 30-60 min uz miješanje. Nedostaci ovog postupka: spor proces, potrebno dosta radne snage, nije pogodan za veće količine, u otvorenim posudama je masulj izložen kisiku tijekom zagrijavanja, pa vina imaju okus na kuhano.Varijante termovinifikacija:1. zagrijavanje masulja (kljuka), hlađenje, fermentacija masulja2. zagrijavanje masulja (kljuka), hlađenje, cijeđenje, fermentacija mošta3. zagrijavanje masulja (kljuka), maceracija, hlađenje, cijeđenje, fermentacija mošta4. zagrijavanje masulja (kljuka), macetacija, cijeđenje, hlađenje, fermentacija moštaZagrijavanjem kljuka uz primjenu pektolitičkih enzima i SO2:-enzimi razgrađuju međustanični pektin i olakšavaju ekstrakciju antocijana-SO2 također ubrzava maceraciju, kao i etanol

87. Što je to masulj, kako SO2 pri proizvodnji crnih vina utječe na maceraciju? Što je termovinifikacija i kako se provodi?Masulj je izgnječeno grožđe sa ili bez peteljke koji se dobiva postupkom muljanja ili muljanja i runjenja. Uloga SO2 u maceracij: selekcija kvasca među spontanom mikroflorom, te intenziviranje procesa maceracije Važno je ravnomjerno rasporediti sredstvo za sumporenje, a najpogodnija je 5-6% H2SO3 koja pomaže pri rastvaranju obojenih tvari iz kožice pri vrenju masulja, te se pojavljuje boja crnih vina.Sumporenje ovisi o: sorti i kvaliteti grožđa

uvjetima maceracije i fermentacijetemperaturi

-najčešće: 10-30 g/hLProces maceracije se ubrzava zagrijavanjem masulja, tj. provodi se termovinifikacija u otvorenim posudama (kotlovi s duplim stijenkama za manje količine masulja) ili zatvorenim sustavima ( rototermik ili termobrik sustavu). Vrši se zagrijavanje dijela masulja baz peteljke, oko 10-20%, na 65°C kroz 30-60 min uz miješanje. Nedostaci ovog postupka: spor proces, potrebno dosta radne snage, nije pogodan za veće količine, u otvorenim posudama je masulj izložen kisiku tijekom zagrijavanja, pa vina imaju okus na kuhano.

59

-Varijante termovinifikacije:1. zagrijavanje masulja (kljuka), hlađenje, fermentacija masulja-jedan dio tvari boje se otapa u moštu za vrijeme zagrijavanja, a drugi tijekom fermentacije2. zagrijavanje masulja (kljuka), hlađenje, cijeđenje, fermentacija mošta-prelazak tvari boje se odvija samo tijekom zagrijavanja, nema maceracije masulja-za vina tipa ružice3. zagrijavanje masulja (70°C, 2 min), maceracija (15-20 min), hlađenje, cijeđenje, fermentacija mošta (maceracija se odvija u zagrijanom masulju)4. zagrijavanje masulja (70°C, 2 min), maceracija, cijeđenje, hlađenje, fermentacija mošta-cjeđenje se obavlja odmah nakon maceracije (toplo) ili nakon hlađenja

88. Opišite postupak otvorene i zatvorene fermentacije crnih vina. Koji sistemi se koriste?OTVORENA FERMENTACIJA – najstariji načinMasulj je cijelo vrijeme izložen pristupu zraka. Mogu se koristiti drvene kace (manje količine) ili betonske cisterne (veće količine).A) sa uzdignutom kominom:Komina se nalazi na površini zbog pritiska CO2 nastalog tijekom fermentacije. Bolja je maceracija u donjem dijelu, a gornji dio je izložen zraku gdje se odvijaju aerobni procesi štetne prirode (bakterije octene fermentacije, plijesni, vinske mušice). Posljedice: više hlapljivih kiselina u vinu, miris na ocat, slabija maceracija, slabija boja vina. Kružno pretakanje nakon punjenja (homogenziiranje, aeracija donjih dijelova), prije početka fermentacije i potapanje komine (bolja maceracija) se odvija 2-3 puta dnevno kako bi se smanjili štetni utjecaji.B) s potopljenom kominom: (poluzatvorena fermentacija)Komina je stalno potopljena. U gornjem dijelu posude, iznad komine, nalazi se drvena rešetka koja ju održava ispod površine. Komina je zbog pritiska CO2 sabijena, pa vino slabo cirkulira kroz nju. U gornjim slojevima je bolja fermentacija (zbog aeracije je bolje razmnožavanje kvasca). Ravnomjerna fermentacija se postiže pretakanjem mošta iz donjeg u gornji dio.Varijante:-COSTE FLORET: Posuda za fermentaciju je podijeljena vertikalno dvjema rešetkama na 3 dijela, u srednjem dijelu je komina iznad koje se stavi uteg da se ne bi podigla. Povećana je dodirna površina mošt-komina, pa je i maceracija bolja. Također se vrši cirkulacija.-PERRET: Masulj je raspoređen u više slojeva jednake debljine na jednakoj udaljenosti. Veća dodirna površina čvrstog i tekućeg dijela komine, pa je i maceracija bolja. Mana: otežano punjenje-PACIONOTTE: Posuda je podijeljena ukoso pregradom. U jednom dijelu se nalazi komina s tekućim dijelom, a u drugom samo tekući dio. Komunikacija između 2 dijela se vrši kroz 2 otvora na pregradiINDUSTRIJSKA PROIZVODNJA (veći volumeni)-betonske cisterne i metalni tankovi-sistem DECAILLET ili fermentacija s automatskim ispiranjem komine: Potrebne su posebne cisterne koje se sastoje iz 2 dijela, gornjeg manjeg i donjeg većeg (1:7) s kružnim otvorom u sredini kroz koji se puni donji dio s masuljem. Nakon punjenja, komina se u gornjem dijelu potopi drvenom rešetkom, a kroz otvor se postavi drvena cijev, čiji je donji, prtforirani dio na dnu donje posude. Zbog stvaranja CO2, tekući dio prolazi kroz cijev i preljeva se preko komine. Stalna cirkulacija.

60

-JUŽNOAMERIČKI SISTEM: Cisterna se također sastoji iz 2 dijela (gornji manji, a donji veći) odvojena betonskom pločom s 3 otvora. Kroz srednji otvor je također postavljena cijev, preforirana na dnu, a na ostala 2 se nalazi rešetka. Zbog stvaranja CO2, tekući dio prolazi kroz cijev i preljeva se preko komine.DUCELLIER-ISMAN: Automatski se ispire komina i regulira temperatura (hlađenje masulja tijekom fermentacije). Cisterna se sastoji iz gornjeg, manjeg dijela asimetrično pregrađenog, i donjeg većeg. U sredini većeg gornjeg dijela se nalazi kružni otvor (za punjenje) kroz koji prolazi metalna posuda, a uz rub se nalazi betonska cije koja se proteže po visini cisterne i služi za hlađenje. Manji dio gornjeg dijela također ima otvor po sredini kroz koji prolazi slična metalna posuda ali manjeg volumena.ZATVORENA FERMENTACIJA: ograničen pristup zraka-najčešće s uzdignutom kominom jer je teško izvesti potapanje-potapanje se vrši pritiskom CO2 (komina se razbija i miješa s moštom/vinom)1) otvorena: +tehnički se lakše izvodi

+za manje i veće količine grožđa+lakša manipulacija s kominom+vina s jačim okusom i boljim bukeom+fermentacija je pravilnija, bez zaostalog šećera+manja opasnost od povećanja temp. više od kritične-veća mogućnost proizvodnje hlapivih kiselina-veći gubici etanola i tvari arome-suvišna aeracija-pogodo za razvoj štetne mikroflore

2) zatvorena: +manja opasnost od kontaminacija+manji gubici etanola-otežana primjena-temp. se može jako povisiti-sporija fermentacija, ne ide do kraja

89. Kako se provodi kontinuirana fermentacija crnih vina?Maceracija i fermentacija se odvijaju istovremeno u velikom tornju cilindričnog oblika (metalni ili betonski), volumena 1000 hL i većeg koji se naziva autovinifikator. Prednost je kontrola i reguliranje temp tijekom cijele fermentacije, stvara se 0,1-0,2% više alkohola i malo manje hlapljivih kiselina, bolji je prelazak antocijana, ali i tanina, u takvim vinima se lakše provodi jabučno-mliječna fermentacija, potrebno je manje radne snage. Mane: problem je kontinuirano opskrbljivati vinifikator svježim masuljem iste kvalitete (zrelost, sorta), te svaki prekid izaziva poremećaj procesa, što utječe na krajnji proizvod. Nije za proizvodnju visokokvalitetnih vina.-sistem Ladousse: Autovinifikator se sastoji od 2 dijela: vanjske i unutrašnje komore. Poslije muljanja i sumporenja, masulj dolazi u vanjsku komoru. Nastali CO2 (iz fermentacije) diže kominu. Gornji slojevi tekućeg dijela su bogatiji s etanolom. U donjim slojevima je uglavnom mošt s masuljem koji dolazi iz muljače. Podizanjem se gornji dijelovi komine prelijevaju u lijevkasti dio preko kojeg ulaze u cjednicu s kontinuiranim radom. Postoji vijak koji se kreće po površini komine i skida sloj po sloj (zbog ravnomjernijeg prelijevanja komine). Podizanjem tekućeg dijela, on dospijeva do prstenaste rešetke i prelazi u unutrašnju komoru gdje se nastavlja fermentacija. Unutarnja komora ima preljevnu cijev preko koje vino izlazi iz tornja (sinkronizirano s dolaskom svježeg masulja). Postoji i cijev s pumpom za izbacivanje taloga. Kapacitet: 150-180 t/dan.

61

-vinifikator Vico je vertikalni cilindrični tank s otvorima za punjenje masuljem, otakanje vina, te izbacivanje komine u kojem se vrši recirkulacija vina. Postupak nije u potpunosti kontinuiran, jer se jednom dnevno novi masulj dovodi sinhronizirano s otakanjem dijela vina (1/4 do 1/3 volumena).-rototank Bucher je horizontalni cilindrični tank volumena 20-300 hL koji se povremeno okreće. U njemu se provodi jedan od najbržih postupaka vinifikacije (24h) jer se masulju dodaje 10% mošta u fermentaciji.

90. Kad počinje dozrijevanje vina i što se događa s vinom u fazi dozrijevanja?O čemu ovisi broj i vrijeme pretakanja?Dozrijevanje vina obuhvaća sve promjene koje de događaju s vinom nakon završetka fermentacije, a dovode do čišćenja i bistrenja, te izgradnje okusa i mirisa.Nakon vrenja su vina mutna, bez arome i razvijenog sortnog okusa, izraženog mirisa na kvasac, vina su oštra zbog velike količine otopljenog CO2 , te neskladna.Njega i čuvanje vina obuhvaća zaštitu vina od kvarenja i mana, te dozrijevanje.1) nadolijevanje vina, nadopunjavanje posuda:Odmah nakon završenog burnog vrenja, vino se prebacuje u druge posude u kojima se ne ostavlja prazan prostor. Volumen vina se još smanjuje zbog konverzije tvari u proizvode manjeg volumena, isparavanjem, smanjenjem temp. Tijekom čuvanja vina hlape, a jačina ishlapljivanja ovisi o: prilikama u podrumu: temperatura, vlaga, svojstvima vina, posudama u kojima se vino čuva: drvene bačve, boce, veličina posude, oblik, vrsta drveta, starost posuda, godišnjem dobu Posude za vino moraju uvijek biti pune kako bi se spriječila oksidacija i uvjeti za rast aerobnih mikroorganizama. Posebno je bitno ako vino sadrži manje od 16% alkohola. Vino s kojim se nadopunjavaju posude mora biti po kvaliteti i osobinama što sličnije onome u posudi.2) pretakanje vina:Prelijevanje vina iz jedne posude u drugu se radi kako bi se odvojio talog, te zbog aeracije (kako bi kvasac završio fermentaciju). Pretakanjem se odstranjuju strani mirisi ako su prisutni. Obično se odvija uz neku drugu radnju npr. kupažiranje, bistrenje, filtracija.Vina dobivena iz bolesnog grožđa, vina s malo kiselina, etanola i ekstrakta se pretaču odmah nakon fermentacije (obično otvoren pretok)-broj i vrijeme pretakanja:U prvoj godini se obično pretače 2-3 puta s ciljem pokretanja čitavog niza reakcija. U prisustvu kisika iz zraka se mnoge tvari prevode u netopivo stanje i talože se (pogoduje niska temp). Također se odvija niz reakcija u kojima se stvaraju spojevi bitni za okus i miris vina.Broj pretakanja u prvoj godini ovisi o: tipu vina, kemijskom sastavu vina, načinu čuvanja vina. Bijela i muskatna vina se pretaču uglavnom 2 puta, crna vina, te vina s više ekstrakta 3 puta. Prvim pretakanjem se odvaja vino od istaloženog kvasca koji podliježe autolizi Autolizom se oslobađaju aminokiseline i druge tvari koje koriste mliječne bakterije koje provode jabučno-mliječnu fermentaciju. Slaba i prazna vina s malim aciditetom se pretaču ranije, a puna i jaka s visokim aciditetom kasnije. Vina od pokvarenog i zaprljanog grožđa se pretaču odmah nakon završetka burne fermentacije. Prvo pretakanje se vrši obično s prvim mrazevima, jer niska temp pogoduje taloženju. Drugo pretakanje se vrši u ožujku ili travnju, 6-8 tjedana nakon 1., najčešće prilikom filtracije i bistrenja. Treće pretakanje, ako je potrebno se odvija prilikom razlijevanja vina u boce. Pretakanje u drugoj godini dočekaju samo kvalitetna vina. Stolna se isporučuju krajem prve godine. Pretače se jednom, maksimalno dva puta. Kod vina koja ostaju i dalje u podrumu, u 3. godini se može vršiti još jedno pretakanje (umjesto drugog u 2. god).-podrumarsko pravilo: kod svakog pretoka sumporiti sa 5-10 g/hL, nakon čega slijede bistrenje i filtracija

62

75. Kako se dijele uređaji za otakanje mošta i vina?-pretakanje, njega mladog vina, odvajanje vina od taloga i aeriranje-prelijevanje iz jedne posude u drugu-uređaji su izvedeni tako da protok može biti zatvoren ili otvoren-uređaji su opremljeni pumpama: klipne i centrifugalnePrincip rada pumpi:-razlika između vanjskog, atmosferskog tlaka i tlaka u usisnoj komori-usisnim krakom se vino usisava u usisnu komoru, a potisnim krakom se prebacuje iz komore u drugi spremnik-2 kraka: visina usisavanja i visina potiskivanjaA) klipne pumpe:1) pumpe s pravolinijskim kretanjem klipa

-jedan ili više cilindara u kojima se klip kreće naprijed-natrag ili gore-dolje→ pumpe s jednostrukim djelovanjem: periodičko protjecanje vina kroz pumpu -kretanje klipa u jednom smjeru znači usisavanje, a u drugom ispust

-nisu praktične za pretakanje vina→ pumpe s dvostrukim djelovanjem: istovremeno usisavanje i potiskivanje

2) Impeler pumpe (krilaste pumpe)-rad nije sasvim jednosmjeran

3) vijčaste pumpe-radni dio je rotor u vidu vijka-monopumpa – pogodna za guste tekućine i talog

4) membranske pumpe-usisavanje se vrši pomoću klipa u cilindru, ali preko membrane koja je ugrađena između cilindra s klipom i komore s tekućinom

B) centrifugalne pumpe:-u kučištu (statoru) imaju rotor s lopaticama-okretanjem rotora, lopatice izazivaju kružno kretanje vina (u središtu vakuum, a na periferiji pritisak)-usisna komora je u središnjem dijelu-vino ulazi u komoru aksijalno i ide prema potisnom kraku-proširenje na izlaznom dijelu smanjuje brzinu kretanja vina i stvara pritisak-ravnomjerno kretanje, pogodno za filtraciju-umjesto pumpi – kompresori-crijeva, cijevi, slavine, nastavci za slavine

93. Što se događa s koloidima vina u toku čuvanja vina?Koloidne čestice su dimenzija 1-100μm, ne vide se pod običnim mikroskopom, prolaze kroz obične filtre, ali ne i kroz ultrafiltre, pokazuju Tyndalov fenomen, sedimentiraju vrlo sporo, provode el. struju (imaju el. naboj). Najvažniji predstavnici su proteini, fenoli, ferifisfat, bakrov sulfid... Imaju vrlo velik značaj za stabilnost vina. Promjenom stanja koloida u vinu, njihovim agregiranjem dolazi do zamućenja vina i stvaranja talogaDolazi do spore sedimentacije koloidnih čestica prema Stockeovom zakonu.U toku čuvanja može doći do opadanja el. naboja, pa opadaju i odbojne sile (0,03 V – kritični naboj). Prevladavaju privlačne sile, pa se čestice koaguliraju u čestice većih dimenzija (vino postaje mutno). Ako se taj proces nastavi, dolazi do flokulacije (maksimalna koagulacija). Zbog većeg promjera čestica, brža je i sedimentacija, pa vino postaje trajno bistro i stabilno.

63

Destabilizaciju koloidnog sustava mogu izazvati razni faktori: liofobni kolodi se talože samo zbog promjene električnog naboja (do koagulacije dolazi ako su prisutni koloidi suprotnog naboja npr. ferifosfat ili bakrov sulfid s proteinima), a liofilni i zbog desolvatacije (proteini se prvo denaturiraju zbog povišene temperature i etanola, gube solvatacijski omotač, a zatim mogu međudjelovati s nekim elektrolitom). Liofilni koloidi su stabilniji.Pod zaštitnim koloidima podrazumijevamo lipofilne koloide koji oko čestica lipofobnih koloida stvaraju zaštitni omotač koji sprečava njihovo spajanje s česticama suprotnog naboja. Oni održavaju koloidni sistem u stabilnom stanju. Ako je vino mutno i sadrži zaštitne koloide, njegovo bistrenje će biti oteženo, tj. treba ih ukloniti prije dodavanja sredstva za bistrenje. Primjer: dekstran (od grožđa napadnutog plemenitom plijesni, uklanja se filtracijom), pektinske tvari (hidroliza enzimima). Ako je vino bistro, njihova prisutnost je korisna, npr. gumiarabika sprečava taloženje spojeva s bakrom i antocijana.Dolazi i do adsorpcije koloida na aktivni ugljen (tvari boje i mirisa), bentonit (proteini), celulozu. Njihova aktivnost je veča što su usitnjeniji, tj. veće dodirne površine.

91. Kako se definira brzina sedimentacije koloidnih čestica (formula)?Kako su čestice koje izazivaju mutnoću vina vrlo malih dimenzija, za brzinu njihove sedimentacije primjenjujemo STOCKEOV ZAKON:V – brzina sedimentacije u jedinici vremenaD – specifična težina česticar – polumjer čestica u suspenziji V=(2r2 / 9υ) (D-d) gd – specifična težina otopineυ – viskozitet otopineg – gravitacijaBrzina sedimentacije koloidnih čestica je vrlo spora zbog vrlo malih dimenzija čestica, odbojnih sila između koloida istog naboja, pridonose i Brownovo gibanje, te konvekcijska kretanja.molekularne i ionske otopine: < 2 μmkoloidne čestice 2-100 μmsuspendirane čestice > 100 μm

92. U kojem obliku se vinska kiselina nalazi u vinu? Koji su stabilni oblici Fe i Cu u vinu?Vinska kiselina je glavna kiselina vina i uglavnom se nalazi i u obliku soli s kalijem i kalcijem. Najzastupljenija je sol K-hidrotartarat (streš). Soli vinske kis su dosta nestabilne, pa se u prvoj godini čuvanja taloži sirovi vinski kamen koji je sastavljen iz K-hidrotartarata (90%) i Ca-tartarata (10%). Topivost streša se smanjuje u prisustvu etanola, pri niskoj temp., s većom konc slobodne vinske kis.,te je najmanja pri pH=3,5, a povećava u prisutnosti jabučne i mliječne kis, te jakih mineralnih kis kao što je sumporna. Njihovim taloženjem se smanjuje aciditet vina.Bakar i željezo u mošt dolaze iz zemlje, blata i prašine, te s površine strojeva za obradu (vrlo malo). Sudjeluju kao katalizatori i regulatori mnogih oksido-redukcijskih reakcija koje se odvijaju tijekom starenja vina. Također imaju veliku ulogu u stabilizaciji: Fe2+ u Cu2+ daju stabilne i topljive spojeve, a Fe3+ i Cu+ nestabilne i netopljive. Pod utjecajem kisika iz zraka, željezo prelazi u Fe3+ feri oblik i taloži se (u većim konc. od 12-15 mg/L izaziva sivi i plavi prelom), dok je bakar u stabilnom Cu2+ obliku. U anaerobnim uvjetima je bakar u nestabilnom Cu+ obliku i taloži se (u konc većim od 0,5 mg/L može izazvati bakrov prelom), dok je željezo u stabilnom fero obliku.

64

94. Što je to sivi prelom vina i kako se može spriječiti?Sivi (bijeli) prelom predstavlja taloženje ferifosfata, pretežno u bijelim vinima (u crnim je maskiran plavim prelomom). Vina su magličasto mutna, više sive nego bijele boje. Događa se kada vino dolazi u jači kontakt sa zrakom (kod otvorenog pretakanja). U prisustvu kisika se dvovalentno željezo oksidira u trovalentno:4Fe2+ + O2 + 4H+ → 4Fe3+ + 2H2OZbog uspostave nove ravnoteže, novonastali feri oblik se reducira s tvarima iz vina:Fe3+ + RH → Fe2+ + R + H+

Između feri oblika željeza i fosforne kiseline dolazi do stvaranja ferifosfata koji se taloži:Fe3+ + 3 (H2PO4)- → Fe (H2PO4)Ferifosfat se ponaša kao koloid s negativnim nabojem, pa je za njegovo taloženje potrebno prisustvo pozitivno nabijenih koloida npr. proteina. Prisustvo zaštitnih koloida može omesti proces taloženja i ostaviti vino bistrim. Optimalan pH za taloženje je 3,3. Taloženju pogoduje niža temp, jer se tada kisik bolje otapa. U talogu se nalazi: Fe3+, fosforna kiselina, tragovi Ca i organske tvari. Javlja se u vinima koja sadrže 12-15 mg/L ukupnog željeza. S feri oblikom, organske kiseline stvaraju dosta stabilne komplekse, i na taj način se smanjuje konc. slobodnog feri oblika koji može reagirati s fosfornom kiselinom. Na taj način organske kis štite od pojave sivog preloma. Najjače djelovanje ima oksalna (ne koristi se zbog toksičnosti), zatim limunska, pa jabučna i vinska.Limunska kiselina s željezom stvara kompleksne spojeve koji su vrlo stabilni i teško disociraju, pa je malo slobodnih Fe3+ iona. Količina koja se može dodati je ograničena, npr u Francuskoj do 100 g/hL.

95. Kako se uklanja višak Fe i Cu iz vina, a kako koloidni dio antocijana?Fe i Cu se iz vina uklanjaju postupkom plavog bistrenja, pomoću kalijevog ferocijanida s kojim daju netopljive spojeve. Ako ova sol ostane dulje vrijeme u slobodnom stanju, razlaže se pod utjecajem kiselina iz vina pri čemu se oslobađa otrovna cijanovodična kiselina (HCN), zbog čega plavo bistrenje nije dozvoljeno u nekim zemljama. Kako se željezo u vinu nalazi u raznim oblicima, vezanje K-ferocijanida s željezom nije jednako u svim slučajevima, zbog čega može ostati dio u slobodnom obliku.K4Fe(CN)6 + FePO4 → KFe x Fe(CN)6 + K3PO4

3 KFe x Fe(CN)6 + FePO4 → Fe4(Fe(CN)6)3 + K3PO4

1 g Fe2+ → 3,78-7,56 g K-ferocijanida1 g Fe3+ → 5,67 g K-ferocijanida-plavim bistrenjem se može smanjiti koncentracija bakra od 0,5 mg/L do 0,1 mg/LKFe(CN)6 + tanin + želatina: neke zemlje ne dopuštaju ovaj postupak, jer je cijanid opasan otpadLimunska kiselina s željezom stvara kompleksne spojeve koji su vrlo stabilni i teško disociraju, pa je malo slobodnih Fe3+ iona. Količina koja se može dodati je ograničena, npr u Francuskoj do 100 g/hL.Nadomjesak za plavo bistrenje je kopolimer vinilpirolidona i vinilimidazola:

65

Uklanjanje koloidnih antocijana:Antocijani se u vinu nalaze u koloidnom stanju (- naboj, nestabilno stanje, taloži se pri 0°C) i u kristalnom obliku. Taloženjem antocijana se smanjuje intenzitet boje za 10-20%, a vino se talogom može zamutiti, pa njihovo taloženje nije poželjno.1) tretiranje vina sa sredstvima kojima se koloidna frekcija eliminira (adsorptivna sredstva, npr. želatina, bentonit)-problem ako dođe do zagrijavanja, pa ponovnog hlađenja vina, jer tada dio kristalnog oblika prelazi u kolidni-pod utjecajem visoke temp se cijepa glukozidna veza antocijana i oslobađa se aglukonski dio antocijana koji je manje stabilan i taloži se-pod utjecajem visoke temp se dio antocijana veže s acetaldehidom stvarajući netopive spojeve (smanjuje se sumporenjem, jer se acetaldehid tada veže sa SO2)2) upotreba sredstava kojima se koloidna frakcija održava otopljena (zaštitni koloidi, npr. gumiarabika)

96. Kako se zove aparatura za testiranje taloženja vina, kako se provodi i kako se može spriječiti taloženje?Da bi se utvrdilo da li je crno vino podložno taloženju obojanih tvari, koristi se DEPOZIMETAR (graduirana staklena cijev). 50 ml vina se upari na 15-20 ml (ispari sav alkohol), nadopuni se s 5% otopinom NaCl i stoji na 0°C 24 sata, nakon čega se očita visina taloga. Ako je visina taloga ispod 1 ml, vino se može razlijevati u boce, a ako je visina taloga iznad 2 ml, sigurno će doći do taloženja.Zadržavanje koloida u otopini s gumiarabikom (polisaharid 1 000 000), u otopini se ponaša kao koloid lipofilne prirode (zaštitni koloid).Sprečavanje taloženja antocijana:1) tretiranje vina sa sredstvima kojima se koloidna frekcija eliminira (adsorptivna sredstva, npr. želatina, bentonit)-problem ako dođe do zagrijavanja, pa ponovnog hlađenja vina, jer tada dio kristalnog oblika prelazi u kolidni-pod utjecajem visoke temp se cijepa glukozidna veza antocijana i oslobađa se aglukonski dio antocijana koji je manje stabilan i taloži se-pod utjecajem visoke temp se dio antocijana veže s acetaldehidom stvarajući netopive spojeve (smanjuje se sumporenjem, jer se acetaldehid tada veže sa SO2)2) upotreba sredstava kojima se koloidna frakcija održava otopljena (zaštitni koloidi, npr. gumiarabika)

98. Do kojih promjena dolazi u vinu u boci zbog naknadno nastale spontane nekontrolirane jabučno-mliječne fermentacije?Vina iz sjevernih krajeva često imaju veći aciditet, veću količinu jabučne kis, zbog čega su gruba i neharmonična po ukusu. Njezina koncentracija se djelomično smanjuje (za 1-1,8 g/L, tj. 10-24%) tijekom fermentacije pomoću kvasaca Puno je značajnije njeno razlaganje tijekom jabučno-mliječne fermentacije koju provode bakterije mliječne fermentacije (Leuconostoc mesenteriodes): COOH-CH2-CHOH-COOH → CH3-CHOH-COOH + CO2

134 90 44

66

Proces se odvija u 3 koraka:-prevođenje jabučne u oksaloctenu kis, zatim oksaloctenu u piruvat, pa piruvat u mliječnuCOOH-CH2-CHOH-COOH → COOH-CH2-CO-COOHCOOH-CH2-CO-COOH → CH3-CO-COOH + CO2

CH3-CO-COOH → CH3-CHOH-COOHIz 1 g jabučne se stvara 0,67 g mliječne kis i 160 ml CO2, a kako je mliječna kis slabija od jabučne, aciditet vina znatno pada.1. stvaranje hlapljivih kiselina2. prestanak alkoholne fermentacije3. porast pritiska zbog stvaranja CO2

4. otežano bistrenje zbog bakterija

97. Kako se provodi priprema osnovnog vina za proizvodnju šampanjca?U pokrajini Champagne se koriste crni burgundac i bijeli chardonay za proizvodnju šampanjca. Kad grožđe dostigne prosječnu zrelost, odvija se berba, uz odvajanje pokvarenih i oštećenih bobica. Grožđe se ne mulja nego se odmah stavlja u cjednice gdje se istovremeno gnječi i cijedi (od 100 kg grožđa se dobije 50 L mošta). Cijeđenje se vrši uz izdvajanje pojedinih frakcija mošta. Prva frakcija se naziva CUVEE i najbolje je kvalitete, druga frakcija se naziva TAILLE, dok je treća frakcija osrednje kvalitete. Nakon cijeđenja slijedi sumporenje i taloženje kako bi se izdvojio grubi talog, te kupažiranje frakcija radi tipizacije. Nakon otakanja se mošt prepušta alkoholnoj fermentaciji u bačvama od 200L uz primjenu selekcioniranog kvasca (S. cerevisiae).Kemijski sastav vina za šampanjac:10-12% etanola7,5-8,5% aciditet, ukupne kiselinepH=31,5% šećera0,4% proteina0,02% taninrH<20 mVmax 25 mg/L SO2

99. Koji mikroorganizam provodi šampanjizaciju u boci i kako se zove postupak šampanjizacije u boci?Nakon pripreme osnovnog vina, slijedi šampanjizacija koja se izvodi na 2 načina: u bocama ili zatvorenim metalnim tankovima. Tijakom šampanjizacije u bocama dolazi do naknadne fermentacije, pa kako se koristi suho vino, potrebno je dodati šećera (otopina saharoze s 1-2 g/L limunske kis zbog efikasnije inverzije saharoze) kako bi konc u vinu iznosila 24-26 g/L. Šampanjizaciju provodi kvasac koji ima svojstva: uspostave naknadne fermentacije u vinu s 10-12% alkohola, stvara malo hlapljivih kis, kvasac hladnog vrenja, aktivan pri 10-12°C, stavra talog sitno zrnaste građe te se brzo taloži i ne ostavlja strani miris. Dodaje se 2% matičnog kvasca (Saccharomyces bayanus). Prije razlijevanja vina u boce, doda se šećer i selekcionirani kvasac, te dobro izmješa. Boce se pune do 3-5 cm ispod grlića (15-20 mL), stavljaju se pluteni čepovi s žicom. Boce se slažu u vodoravnom položaju (čep je u vinu, pa nema ulaska kisika ni izlaska CO2) i ostavljaju na 10-12°C za provođenje naknadne fermentacije. Nakon 3-4 mj, boce se protresu kako se talog ne bi zalijepio na bocu, te za aktivaciju kvasca. Protresanje se vrši svaka 3-4 mj. Zbog mogućnosti izlučivanja soli vinske ki, boce se izlažu temp od -5°C tijekom 5-6 dana kako bi se te soli prevele u talog. Boce se zatim spreme okomito kako bi talog sjeo na čep. Izbacivanje taloga se zove degoržiranje, a najčešće se prvodi Waldorfovim postupkom.

67

1) klasična metoda šampanjizacije u boci: Method Champagnoise2) Charmat postupak -industrijska proizvodnja

-mogućnost kontinuirane šampanjizacije3) posebni postupci – proizvodnja Asti spumante: prirodno pjenušavo vinoProizvodi se od vina sorte muskat aleksandrijski s 80-100 g/L šećera. Kad bi sav šećer prevrio stvorio bi se pritisak od 20-25 bara i boca bi prsnula, pa se koristi postupak biološke sterilizacije kako bi prevrilo samo ¼ do 1/3 šećera (5-6 bara).

100. Koji karakteristični sastojak nastaje prilikom proizvodnje šampanjca u dvofaznom sustavu vino – CO2?Prisustva otopljenog CO2 u vinu predstavlja prezasićeno stanje u dvofaznom sustavu. Ravnoteža se pomiče na jednu ili drugu stranu ovisno o temperaturi i sastavu vina (etanol, ekstrakt)

101. Koja količina šećera (g/L) daje u postupku šampanjizacije tlak od jednog bara CO2 u boci?-4 g/L šećera daje 1 bar CO2

-obično se dodaje 24-26 g/L šećera i time se dobiva oko 6 bara, ovisno o konc. etanola u vinu

102. Kako se zove postupak zamrzavanja kvašćevog taloga u grlu šampanjske boce i na kojoj temperaturi se obavlja zamrzavanje?WALFARDOV POSTUPAK:Boca se rashladi na temp. -16 do -18°C , pti čemu će se talog smrznuti i zalijepiti za čep. Zatim se skida metalna kopča i vadi čep s talogom. Zatim se dodaje ekspedicioni liker (staro vino s 700 g/L šećera i 2-6% dobrog vinjaka) kako bi se podesio ukus, te se stavlja novi čep.

103. Koji je princip CHARMAT postupka?Industrijska proizvodnja u jednom fermentoru, čime je omogućena i kontinuirana šampanjizacija. Kontrolirani uvjeti fermentacije:

-dvostruke stijenke radi regulacije temperature-uređaji za regulaciju pritiska-konični dio na dnu zbog skupljanja taloga

Vino se priprema na isti način: vinu se dodaje šećerni sirup i kvasac i umjesto razlijevanja u boce, stavlja se u metalni tank radi naknadne fermentacije. Odvajanje vina od taloga se odvija preko izobaričnog filtra uz prethodno smrzavanje koničnog dijela tanka s talogom. Cijelo vrijeme se u tank pri vrhu dovodi CO2 zbog protupritiska. Dodatak ekspedicionog likera (kvalitetno stolno vino + 10-50 g/L šećera + 2-6% vinjaka) prilikom razlijevanja u boce.Princip kontinuirane fermentacije:-baterija tankova je smještena u hladnoj komori s regulacijom temperature na 10-12°C-dodaje se šećer 18-20 g/L (4-4,5 / 10°C)-stabilizacija 3 dana , pri -5°C-otakanje i filtracija (nema zrenja na talogu kvasca), flaširanje (0°C)-pritisak CO2 min 2 bara

68

104. Što je to «biološka stabilizacija» i gdje se primjenjuje?Slatka vina predstavljaju vina u kojima je alkoholna fermentacija u određenom trenutku prekinuta. Zbog neprevrelog šećera, tj. potencijala da se fermentacija nastavi, ta su vina biološki nestabilna. Zbog toga se ta vina čuvaju u uvjetima u kojima se kvasac ne može reaktivirati (mošt je osiromašen na sastojcima koji su neophodni za ishranu kvasca). «Biološka sterilizacija» se provodi smanjenjem sadržaja mineralnih, dušićnih i vitaminskih spojeva čime se usporuje ili onemogučuje odvijanje alkoholne fermentacije. Primjena u proizvodnji pjenušavog i slatkog vina Asti spumante (80-100 g/L šećera)Postoje 2 načina:1) Mošt se samo na početku fermentacije podvrgava aeraciji što uzrokuje intenzivniji rast kvasca. Biomasa nakon filtracije ili centrifugiranja nosi sa sobom veći dio hranjivih sastojaka. Ciklus se ponavlja više puta, nakon čega je mošt toliko siromašan na mineralima i vitaminima, da se kvasac više ne može razmnožavati niti iskazivati aktivnost.2) Primjenom ionskih izmjenjivača tj. demineralizacijom. Mošt se propušta kroz kolonu s izmjenjivačkom smolom. Tehnički jednostavnije.Biološka sterilizacija se može koristiti u kombinaciji s nekim antiseptičkim sredstvom (npr. sumprodioksid)EK-filtracija – hladna sterilizacija:-kod slatkih i poluslatkih vina za sprečavanje jabučno – mliječno kisele fermentacije-slojni filtri, površinska filtracija kroz slojnicu između dvije ploče-slojnice od Kieselguhra i celuloze

105. Nabrojite i definirajte desertna vina.-spadaju u specijalna vina-bogata na alkoholu, sadrže određenu količinu šećera:

minimum 15% etanola i 5-10% šećera-dobivena su posebnim načinom prerade grožđa ili pak iz vina dodatkom određenih tvari (alkohola, šećera ili aromatičnih tvari)1. prirodna desertna vina:-fermentacija mošta ili masulja prezrelog ili provenulog grožđa ili napadnutog od plemenite plijesni Botrytis cinerea-poznata područja: Souternes u Franc. (semijon i souvignon), Tokay u Mađarskoj (furmint), dolina Rajne i Mozela u Njem. (rajnski rizling) svaki sa svojom tradicijom i postupkom-desertna vina tipa Sauternes: Grožđe se bere u više navrata (obično 3) kako bi svaka bobica bila napadnuta plemenitom plijesni. slijedi muljanje, odvajanje peteljki i cjeđenje, te kupažiranje mošta radi tipiziranja. Mošt sadrži puno šećera (30-35%), te 5-10 g/L glicerola. Vino u podrumu ostaje 3-4 god zbog dugog doviranja.Vina sadrže 14% etanola, 10% šećera i 10-15 g/L glicerola, zlatnožute boje, viskoznija.2. desertna vina od ukuhanog mošta: pečena desertna vinaKako je dobivanje prezrelog grožđa skupo i ograničeno samo za neka područja, počeo se koristiti ukuhani mošt od grožđa plemenite vinove loze, bez dodataka. Puno su slabije kvalitete od prirodnih. npr. dalmatinski prošek3. likerska vina:Dobivena su alkoholnim vrenjem mošta ili masulja od grožđa određenih sorti vinove loze uz dodatak (tijekom fermentacije, te po njenom završetku) koncentriranog mošta, alkoholiziranog mošta (mistele), vinskog alkohola ili vinskog destilata s 75-80% vol alkohola(4-8%). Sadrže minimalno 15% etanola.-malaga, muskat frontinjan, marsala, samos4. posebni tipovi desertnih, likerskih ili suhih vina-madera, porto, šeri

69

106. Što je šerizacija, a što maderizacija?-šerizacija:Zreli i zdravi grozdovi se poberu, i ostave na suncu jedan dan da se prosuše. Zatim se bez prethodnog muljanja gnječe i cjede, a preostali masulj se pospe specijalnom zemljom bogatom gipsom. Fermentacija samotoka traje 3 tjedna, nakon čega se ostavi da stoji još 3 mj prije otakanja. Dobiveno vino ima obično 14% alkohola (ako nema dodaje mu se). Vino se pretače u bačve i ostavlje se dosta praznog prostora. Iduće godine se vrši drugo pretakanje uz dodatak alkohola (protiv kvarenja) i tipizacija. Slijedi specijalan postupak, šerizacija:Nova vina se pretaču u posude u kojima se ostavlja 1/3 do 2/3 praznog prostora i drže se na temperaturi od 16-18°C (20-22°C). Na površini vina se javlja navlaka (solera) koju izazivaju Saccharomyces bayanus i Saccharomyces uvarum. Odvijaju se procesi oksidacije etanola u acetaldehid. Vina sadrže 300-500 mg/L acetaldehida i 45-60 mg/L acetala. Tijekom šerizacije i vrenja pada koncentracija glicerola, jabučne kiseline i aminokiselina. Proces šerizacije traje više godina (do 10).-maderizacija:-postupak se sastoji u zagrijavanju novih vina na 35-70°C u trajanju 3 dana do 6 mjeseci-suho madera vino:Zrelo grožđe se mulja, masulj se prepušta fermentaciji do kraja i zatim se cjeđenjem odvaja vino od komine. Sadrži puno tanina, trpak okus.-slatka madera:Grožđe se ne mulja, nego se cijeli grozdovi stavljaju u cjednice. Cjeđenje se vrši pod malim pritiskom, a nastali mošt se prepušta fermentaciji. Dobivaju se puna i harmonična vina. Ostatak kljuka se jače iscjedi i taj se mošt posebno fermentira. Dobivena vina sadrže više ekstrakta i grublja su na okusu. Jedna i druga vina se kupažiraju u određenom odnosu. Jedan dio alkohola se dodaje tijekom fermentacije, drugi po njenom završetku, a treći tijekom čuvanja.Zagrijavanjem vina (maderizacija) bogatih na taninskim spojevima, ona postaju harmonična i ugodna za piće zbog oksidacije tanina (rH vina: 300-400 mV). Stupanj maderizacije ovisi o: visini temperature zagrijavanja, trajanju zagrijavanja (ostavljanje bačvi na suncu), te kontaktu sa zrakom. Pravi ukus madera vina se dobiva zagrijavanjem u prisustvu zraka.Ovisnost kvalitete o temperaturi i trajanju zagrijavanja:a) 45-50°C kroz 6 mj -najbolja kvalitetab) 45-50°C kroz 4-4,5 mj -srednja kvalitetac) 65°C kroz 3 mj -obična kvalitetaNakon zagrijavanja, slijedi starenje u drvenim bačvama tijekom 3 god pri temp 14-16°C.Svojstva madera vina: tamno-zlatne boje, okusa na oksidirana, stara vina, s 15-20% alkohola, te do 6% šećera.

108. Nabrojite barem 3 pogreške (mane) i 3 bolesti (kvarenja) vina.Pogreške (mane) nastaju zbog nepravilnih postupaka tijekom vinifikacije i prerade.1. posmeđivanje vina (mrki prijelom):Javlja se tanki prsten mrke boje koji se postepeno spušta na niže. U početku je vino mutno, a kasnije se stvori tamni talog na dnu. Ima ukus na oksidirano i kuhano vino. Dolazi do oksidacije fenolnih spojeva s kisikom iz zraka djelovanjem oksidaza (iz plijesni plijesnivog grožđa) u prisustvu teških metala i njihovih iona i prevelikog zračenja vina. Zaštita: jače sumporenje, brzom pasterizacijom, tretiranje sredstvima koja smanjuju tanine (PVPP)

70

2. miris na sumporovodikNeugodan miris vina na pokvarena jaja dolazi od: redukcija SO2 s kvascima, redukcija cisteina, cistina i metionina (merkaptani)-direktna redukcija SO2 kod nepravilnog sumporenja, fungicidi za vrijeme fermentacije → H2S, predugo stajanje vina na talogu → autoliza kvasacaMiris se može odstraniti: pretakanjem vina uz jače provjetravanje ili sumporenjem s 2-5 g/hL SO2, zagrijavanjem na 40°C, preparati poput sulfideksa3. miris i okus na sumporastu i sumpornu kiselinu-slobodni SO2 oksidacijom prelazi u sumpornu kiselinu4. okus prozračenosti vina-gubitak CO2

-oksidacija etanola u acetaldehid5. okus na zemlju i drvoKorišteno je blatno grožđe i mošt nije taložen ili je vino držano u betonskim cisternama koje nisu obrađene s unutrašnje strane. Mana se može otkloniti tretiranjem s eponitom (100-200 g/hL)6. hibridni miris vina-grožđe od direktno rodnih hibridaKvarenja (bolesti) su promjene kemijskog sastava i organoleptičkih osobina u vinima izazvane mikroorganizmima.1. vinski cvijet:Stvara se bijelo-siva navlaka na površini vina koja, s vremenom, postaje sve deblja. Obično se javlja u vinima s manje od 12% alkohola, koja su u dodiru sa zrakom. Izazivaju ga oksidativni kvasci iz roda Pichia i Hansenula. Razbijanjem navlake u sitne komadiće, podsjeća na cvjetiće. Vino obično ostaje bistro i ne mijenja boju, ali kad je kvarenje uznapredovalo vino poprima neugodan okus i miris. Dolazi do oksidacije etanola do CO2 i vode uz stvaranje intermedijera, acetaldehida i octene kiseline: EtOH + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2OZaštita: sprečavanje dodira sa zrakom redovitim nadopunjavanjem posuda, ili sumporenjem praznog prostora (300 mg/L), te toplim punjenjem boca. Vino se može sumporiti (30 mg/L) ili dodati askorbinska kis (10-20 g/hL), a boce se drže vodoravno.Spas: nadopunjavanje bačve, te izdvajanje navlake s vrha, pasterizacija ili EK-filtracija s kupažiranjem (s normalnim vinom sličnim)2. ciknuto vinoJedno od najčešćih kvarenja vina koje se može dogoditi i tijekom vinifikacije i kasnije tijekom čuvanja vina. Vina na površini imaju bjeličasto-sivu navlaku, te ukus i miris (etilacetat) na ocat. Izazivaju ga bakterije octene fermentacije (aerobi organizmi) iz roda Acetobacter (A. rancens i A. suboxidans) koje prevode etanol u octenu kiselinu: EtOH + O2 → CH3COOH + H2OU vino dospijevaju s grožđa, posebno pokvarenog, onečišćenih uređaja za preradu grožđa, vinske mušice, ra razmnožavaju se intenzivno u prisustvu zraka. Zbog svoje tolerancije prema višim temp, bakterije mogu preuzeti vodeće mjesto ako alkoholna fermentacija stane zbog previsoke temp (36-38°C). Vina s većim aciditetom, pH<3,2 su otpornija na pojavu ciknutosti. Zaštita: pažnju posvetiti održavanju čistoće podruma i uređaja, redovito nadopunjavati posude kako bi se spriječio pristup zraka ili sumporiti s 5-6 g/hL SO2.Spas: Pasterizacija ili EK filtracija i sumporenje s 5-6 g/hL SO2 te kupažiranje sa sličnim ali normalnim vinom. Ako je octena kis ispod 3 g/L možemo primjeniti postupak šerizacije, a ako je iznad 3 g/L možemo uptrijebiti za destilaciju ili proizvodnju octa.

71

3. mliječna i manitna fermentacijaJavlja se u vinima u kojem ima zaostalog šećera u proljeće kada započinje naknadna fermentacija. Izazivaju ju fakultativno anaerobne bakterije roda Lactobacillus i Leuconostoc. Zbog stvorene mliječne kis, manita i CO2 imaju ukus po kiselom zelju, te malo slatkast. Vina s nižom pH su manje podložna ovim fermentacijama. Problem je zaštititi vino jer su ove bakterije fakultativni anaerobi (razvijaju se i u punim posudama, bez zraka), prema visokim temp su manje osjetljive od kvasaca. Jedina zaštita je pravilno vođenje i potpuna alkoholna fermentacija, kako u vinu ne bi ostalo neprevrelog šećera.4. zavrelicaS porastom temp, u bačvama se može pojaviti šum, a pri kružnom pokretanju vina u čaši vidi se končast trag. Može doći i do pojave taloga. Crna vina dobivaju plavičastu, a bijela tamno-žutu nijansu. Smanjuje se sadržaj vinske kiseline zbog čega vino ima bljutav okus. Dolazi i do transformacije glicerola u mliječnu kis i hlapljive kis. Izazivaju ga bakterije iz roda Lactobacillus i Leuconostoc. Zaštita: pravilno vođenje alkoholne fermentacije (bez skokova u temp), dodati vinske kis, ako je mošt niskog aciditeta.5. sluzavostVino je mutno i prilikom točenja ima izgled ulja ili sluzi, povećanog je viskoziteta. Podjednako su podložna crna i bijela vina. U kvarenju najvjerojatnije sudjeluje više vrsti mo:-Streptococcus mucilaginosus var. vini izlučuje sluzavu tvar (polisaharid) koja povezuje same bakterije u lančaste nizove; uvjet je prisustvo šećera u vinu i niža kiselost-drugi uzročnici: Acetobacter rancens, Bacterium kloeckeri, Penicillium roqueforti-zaštita: sumporenje 6-8 g/hL, pretakanje i provjetravanje (razbijanje sluzaste mase).6. zadah po miševima

112. Na temelju kojih pokazatelja se određuje kvaliteta vina?Kvaliteta vina se određuje na propisan i određen način na temelju rezultata kemijske i mikrobiološke analize, te organoleptičkih svojstava (degustacija).Kemijska analiza obuhvaća:-količina etanola 8,5-15,5%-ukupne kiseline 4,5-12 g/L-hlapive kiseline 0,2-1 g/L-glicerol 5-14 g/L-tanin 0,2-4 g/L-mineralne tvari 1,2-1,6 g/L-ekstrakt bez šećera 16-35 g/L-šećeri-specifična težinaDegustacija vina: boja, miris, bistroća, okusDegustacija pjenušavih vina: boja, okus, miris, bistrina, peiliranje, odnos kiseline-šećeri-alkohol (harmoničnost)

113. Što je to degustacija ili kušanje vina?Degustacija je subjektivna metoda kojom se određuju karakteristike vina koje se ne mogu odrediti kemijski. Određuje se boja (2 boda), bistroća (2 boda), okus (12 bodova) i miris (4 boda). Temperatura degustacije: bijela vina 10-12°C, crna vina 16-18°C, pjenušci 5-7°C, plemenita bijela vina 14°C Dojam koji neko vino može ostaviti: harmonično, neharmonično, neutralno ili pokvareno Redoslijed degustacija:-mlada vina, pa starija vina,-suha vina, pa vina s ostatkom šećera

72

114. Navedite karakteristike, prednosti i mane šaržnih proizvodnji etanola.Prije se etanol proizvodio klasičnim šaržnim postupkom u kojem je sav supstrat unesen u fermentor u početku procesa. Kvasac se umnožio u propagaroru i predfermentoru i nakon optimizacije temp i pH se prebacio u fermentor. Zbog visoke konc šećera i male količine inokuluma na početku, lag faza dugo traje. Nakon što se sav fermentabilni šećer prevede u etanol, proces je završen i kvasac zajedno s kominom ide na destilaciju, tako da je za novu šaržu potrebno uzgojiti novi inokulum. Proces dugo traje, 30-48 h i iskorištenje je nisko.Prednosti:-manja mogućnost kontaminacije-veća genetička stabilnost (manja je vjerojatnost mutacija proizvodnog mo)-kvar uzrokuje manje gubitkeMane (usporedba s kontinuiranim i polukontinuiranim):-manja produktivnost (duga lag faza, nisko iskorištenje)-šaržni uzgoj traje 30-48 sati (dulje od kontinuiranog) i nakon svake šarže se provodi pranje, punjenje podlogom, sterilizacija, hlađenje i inokulacija-inhibicija supstratom i produktom (s porastom EtOH se smanjuje μ i A)-gubici biomase (ide na destilaciju s kominom), bm treba za svaku šaržu ponovno uzgojitiŠaržno s pritokom supstrata (Zulauf): nema inhibicije supstratom (u početku se konc šećera podesi na 4-6%), pa je skraćena lag faza, a ostatak melase pritječe u toku procesaNedostatak: kvasac zajedno s kominom ide na destilaciju, pa je potreban ponovni uzgojŠaržno s pritokom supstrata i recirkulacijom kvašćeve biomase MB-postupak:Osim pritoka supstrata, nakon procesa se kvasac u separatorima odvaja od komine prije destilacije i reciklira, tj. vraća u fermentor kao inokulum. Biomasa se čuva na +4˚C, te se prije inokulacije tretira kiselinom (pH=2-2,5) 1-2 h kako bi se ubile bakterije (manja tolerancija na niski pH od kvasaca). Prednosti: ne mora se svaki put umnažati inokulum, pa se ne troši supstrat za propagaciju (povećanje iskorištenja), omogućeno je unošenje većih količina kvašćeve biomase, kraće vrijeme fermentacije (24-30 h, brzi postupak 8-10 h). MB-postupak je potpuno anaeroban.

73

B-postupak je također šaržni s pritokom supstrata (melesa) i recirkulacijom biomase, ali se na početku (prvih 7-8 sati) komina aerira kako bi se kvasac brže umnožio. Bez obzira na prisustvo kisika, stvara se alkohol zbog visoke konc šećera (Crabtree efekt, aerobna fermentacija). Ostatak procesa se vodi anaerobno, kao i MB-proces. Na kraju procesa, kvasac se izdvaja separacijom (ima ga više nego kod MB-postupka). Dio se reciklira, a višak se termolizira i suši do 92% s.tv. te koristi kao prehrambeni ili krmni kvasac.Prednost: uz etanol se proizvodi i neaktivni suhi kvasac.Postupak: U fermentor se prepumpa otopina soli i voda, te izračunata količina sterilne melase da s.tv. podloge bude 7-9°Bg, temp=30°C i pH=4,2-4,5 (podešavanje sa H2SO4). Podloga se inokulira s inokulumom iz predfermentoru ili s recirkuliranom kvašćevom suspenzijom. Proces pratimo pomoću areometra (određivanjem s.tv. (°Bg) komine), te kada početna količina s.tv. padne na pola, započinjemo s pritokom melase. Brzina pritoka ovisi o brzini potrošnje šećera, a završava 1-2 h prije predviđenog kraja fermentacije. Slijedi separacija komine (izdvajanje kvašćeve suspenzije). Dio kvašćeve suspenzije koji se koristi za inokulaciju drugih fermentora, čuva se u pothlađenim posudama na +4°C, te se zakiseljava prije inokulacije. Tekući dio komine, nakon izdvajanja kvasca, ide na destilaciju i rektifikaciju i tu se proizvede 96%-tni rafinirani etanolPjenjenje se regulira automatski (sredstvo protiv pjenjenja), a temp se regulira površinskiProizvodnja etanola iz škroba:Kukuruz, krumpir i druge žitarice kao supstrat. Dezinfekcija u zakiseljenoj vodi, ispiranje vodom, mokro mljevenje. Potrebna je prethodna hidroliza škroba: ukomljavanje krupice toplom vodom (60°C), kuhanje u Henze kuhalu (125°C, 3 bar, 2-3 sata, škrob bubri), dekompresija i pucanje škrobnih zrnaca, te hlađenje na 55°C, dodatak enzima α- i β-amilaze ili glukoamilaze (izvor: zeleni slad, pljesnive mekinje, iz bakterijskih kultura), ošećerenje, nacjepljivanje s S. cerevisiae.

74

PROČIŠĆAVANJE ETANOLA U KOLONAMA-2-5 kolona s proračunatim brojem podova za bolje razdvajanje-komina iz koje je izdvojeno kvašćevo mlijeko, prihvaća se u degažnu posudu iz koje se pumpa na destilaciju i rektifikaciju1) destilacijska kolona:-destilacijom se konc alkohola može povećavati samo do trenutka kada se u tekućem stanju i parama nalazi ista količina alkohola u postocima (azeotropna točka)-grije se direktno parom preko sistema perforiranih cijevi-vrh: alkohol + hlapive primjese, 3-5% (glicerol, gliceraldehid, octena kis, acetaldehid, etil acetat viši alkohola kao butanol, izoamilni alkohola, propanol)-dno: -džibra -obrađuje se kao otpadna voda (moguća proizvodnja metana)

-zbog temp od 100-103°C služi za predgrijavanje prevrele komine pomoću pločastog izmjenjivača topline

-anorganske netopive i organske teško hlapive tvari, voda2) kolona prvog toka (epiraciona)-vrh: izdvajanje lakše hlapivih komponenti od alkohola (esteri, aldehidi, actena kis, metanol)-s vrha se izdvaja tehnički alkohol, a sa dna kolone glavni dio alkohola koji ide na daljnje pročišćavanje-da bi izdvajanje bilo što uspješnije (koef. isparenja), alkohol se prije ulaska u kolonu razrjeđuje s vodom3) rektifikacijska kolona:-etanol s preostalim lako hlapivim primjesama ide prema vrhu kolone, i jedan dio tih primjesa se izdvaja kao drugi dio tehničkog alkohola, a preostali rafinirani alkohol se kondenzira-na dnu se izdvajaju patočna ulja-u modernim postrojenjima etanol ide na daljnje pročišćavanje (5-7 kolona)-deflagmacija: u deflagmatoru se pare djelomično hlade i kondenziraju (flegma), te vraćaju u tank za destilaciju, što ima za posljedicu destilat s višim sadržajem etanola uz uštedu energije i vremena-food grade ethanol = prehrambeni etanol (sa što manje primjesa)-za proizvodnju kozmetičkog etanola se koristi dodatna kolona s aktivnim ugljenom za uklanjanje stranih mirisa-bezvodni alkohol se dobiva dodatnom, azeotropnom destilacijom i koristi se kao gorivo (gasohol: 20% etanol + 80% benzin)

75

115. Navedite karakteristike, prednosti i mane kontinuirane proizvodnje etanola.Kontinuirani proces se vodi u seriji od nekoliko (3-5) fermentora, tj. u više stupnjeva, kako bi se izbjegla inhibicija produktom (inhibitorno djelovanje etanola na rast i aktivnost enzimskih sustava kvasca). Kada bi ovaj proces provodili u jednom fermentoru, nakon određenog vremena bi proces stao. Postoji gradijent koncentracije alkohola: u prvom fermentoru je konc alkohola 3-4%, a u četvrtom 8-9%.Provodi se s reciklacijom biomase (preko kisele kupelji) da bi se održala relativno visoka konc kvasca dobrog aktiviteta, a time i visoka produktivnost. Proces započinje umnažanjem čiste kulture odabranog kvasca S. crevisiae (uzgoj u laboratoriju, predfermentor, fermentor).Postavlja se fermentacija u prvom fermentoru kao u B-postupku (potpuno šaržno u početku): podloga 10°Blg (1°Blg = 1% s.tv. = 100 g/L) koja sadrži sve potrebne soli, (pH=4,2-4,4, t=30°C), doda se inokulum iz predfermentora, a otvaranjem zraka započinje fermentacija koja se prati smanjenjem stupnjeva Balinga (°Blg se prate aerometrom). Kada °Blg padnu na polovicu (nakon 4-6 sati), počinje pritok sterilne melase 40°Blg i kada se napuni prvi fermentor, fermentirana podloga pretiče u drugi fermentor. Istodobno dolazi do pritoka sterilne melase u 2. fermentor. Kada se napuni 2. fermentor, podloga pretiče u 3. fermentor gdje dolazi do pritoka sterilne melase. 4., 5., i 6. fermentor služe za naknadno vrenje, a omjer pritoka 1.:2.:3.fermentora je 40:40:20. Fermentirana podloga odlazi na separaciju (na početku se vrši samo u prvom fermentoru), a sva količina kvašćevog mlijeka se vraća u 1. fermentor dok se ne uspostavi željena koncentracija kvašćevih stanica, 15-20 g/L s.tv. Kvašćeva biomasa se reciklira preko kisele kupelji (aseptični uvjeti) tako da se separirano kvašćevo mlijeko vraća u predfermentor gdje se razrjeđuje vodom, pH se korigira s H2SO4 i vraća natrag u fermentor 1 onoliko koliko je potrebno da se održi konc kvašćeve BM u vrionim fermentorima. Nakon uspostave ustaljenog stanja (konstantna konc kvašćeve biomase) slijedi dvostruka separacija (ispiranje alkohola iz biomase, svjetlija biomasa), tj. višak kvasca odlazi na proizvodnju suhog neaktivnog kvasca. Zrak se najviše dovodi u 1. i 2. fermentor, a vrlo malo u 4. i 5. kako bi se biomasa istaložila. Proces traje sve dok je biomasa aktivna.Prednosti:-nema gubitka vremena za postavljanje i pražnjenje (veća produktivnost)-trajanje postupka je 10 h-veće iskorištenje supstrata zbog recirkulacije biomase-nema inhibicije produktomMane:-opasnost od kontaminacija i mutacija-veliki gubici u slučaju kvara

76

117. Objasnite postupak pripreme i obrade melase za proizvodnju alkohola i kvascaa) Priprema melasnog supstrata:Melasa se na izlazu iz skladišnog rezervoara zagrijava indirektno parom kako bi se snizio viskozitet i olakšao transport pužnim i klipnim pumpama u pogon. Na ulazu u pogon se melasa važe automatskom vagom i transportira u prihvatni rezervoar koji na dnu ima otvor za uzimanje uzoraka. Pužnim pumpama se prebacuje u posudu za razrjeđivanje, gdje se toplom vodom (70°C) razrjeđuje na 40% s.tv. Razlog: smanjenje viskoziteta, olakšan transport i bistrenje, te sterilizacija. Slijedi bistrenje filtracijom ili separacijom, te sterilizacija pomoću pločastih izmjenjivača topline pri temperaturi 110°C, 3-5 min, kontinuirano. U prvom dijelu pločastih izmjenjivača topline, melasa se zagrijava sa sterilnom melasom koja izlazi iz posude za zadržavanje. Temp. sterilizacije se postiže u 2. dijelu izmjenjivača koji grije vodena para (3 bara). Efikasnost sterilizacije ovisi o pH (↓ pH, ↑ efikasnost). Sterilna melasa se prebacuje u rezervoar za sterilnu melasu i iz njega u fermentore.b) Pripreme otopine soli:Dodaje se fosfat u obliku diamonij hidrogen fosfata (NH4)2HPO4 te diamonij sulfat. Soli se otapaju toplom vodom 70°C u posudama s mješalicom (izdvajanje nečistoćac) Priprema vode za razrjeđivanje melase u fermentoru:Za razrjeđivanje melase se koristi vodovodna ili tehnološka voda u koju se ubrizgava sumporna kiselina za podešavanje pH na početku procesa

121. Uzgoj pogonskog inokuluma.Za umnažanje kvasca u pogonu se koristi propagatorska stanica koja se sastoji od 1 propagatora (Vuk=500L, Vk =300L) i 1 predfermentora (Vuk=12m3, Vk=8m3) u kojima se provode šaržni procesi uz aeraciju. Sastav podloge i uvjeti uzgoja su isti u obje posude. Obratiti pozornost na aseptične uvjete. Podloga za propagator se priprema ručno (10°Bg Me50, 1 kg/m3 DAF, 1-2 kg/m3 DAS, pH=4,5) sterilizira se i hladi na 30°C, te se inokulira sa 5-10L LČK. Vrijeme uzgoja iznosi 18h (nešto duže zbog zbog male količine inokuluma) a na kraju uzgoja konc kvašćevih stanica iznosi 5-8 g/L. Priprema podloge za predfermentor je strojna: prepumpava se određena količina melase, podesi se pH i temp, te se inokulira sa svom količinom inokuluma umnoženom u propagatoru. Uzgoj traje 12-14h, a konc kvašćevih stanica na kraju iznosi 8-10 g/L.

77

122. Shematski prikažite postupak separacije komine u 3 stupnja u proizvodnji alkohola.-B-postupkom možemo dobiti prehrambeni kvasac, a kontinuiranim samo krmniI stupanj:-fermentirana komina ide na 1. stupanj separacije gdje se izdvaja kvašćeva biomasa (kvašćevo mlijeko), dok se tekući dio komine prihvaća u degažnu posudu iz koje ide na destilaciju-kvašćevo mlijeko se razrijeđuje i razrjeđuje s vodom dobivenom nakon 3. separacije, te se prebacuje u 2. separator gdje se ponovno separacijom izdvaja tekući dio i odlazi u degažnu posudu, a kvašćeva biomasa zaostaje i pere se čistom vodom i prebacuje u 3. separator na separaciju-iz 3. separatora se izdvaja oprana kvašćeva biomasa I. generacije s 15% s.tv., a tekući dio odlazi u posudu za pranje kvasca nakon 1. separacije-postupak se ponovi s kvašćevim mlijekom II. generacijeII. stupanj:-oprana kvašćeva biomasa 1. i 2. generacije sa 15% s.tv. sprema se u rezervoare i čuva na 4°C-ovako pospremljeno kvašćevo mlijeko služi za inokulaciju fermentora za glavno vrenje, ali se prije toga sva količina kvašćevog mlijeka prolazi kroz kiselu kupelj (s H2SO4) gdje se zakiseljava na pH=2 da bi se uništili eventualno prisutni kontaminantiIII. stupanj:-ako se radi o proizvodnji pekarskog kvasca, višak kvasca ide na preradu i separacija ide u 3 stupnja-u 3. stupnju, kvašćevo mlijeko s 15% s.tv. nakon 1. i 2. stupnja separacije ide na vakuum filter gdje se odsiše veliki dio vode i dobije se kvašćev kolač sa 25-27% s.tv.-kolač zatim ide u termolizator na termolizu pri 80°C kroz 20-30 min (temp. termolizatora se održava vraćanjem dijela zagrijanog termolizata u termolizator)-termolizat se suši u sušnicama valjkastog tipa, a mogu se koristiti i sušnice raspršivači-nakon sušenja se osušena biomasa, po potrebi, samelje i prihvaća u rezervoar na čijem dnu se automatski pune vreće-dobivamo suhi neaktivni kvasac tj. prehrambeni kvasac s 92-95% s.tv.-postupak se mora voditi u što čišćim posudama i aseptičnim uvjetima, jer inače dobijemo krmni kvasac umjesto prehrambenog

78

124. Karakteristike prehrambenog kvascaPrehrambeni kvasac predstavlja suhu, neaktivnu kvašćevu biomasu visoke kvalitete, koja se koristi u prehrambene svrhe. Dodatak je većini proizvoda, a iz kvašćeve biomase možemo proizvesti i kvašćeve hidrolizate koji se također koriste u prehrambene svrhe ili za mikrobiološke potrebe.a) organoleptička svojstva:

-boja – što svjetlija-okus i miris karakteristični za kvasac-u obliku listića ili praška

b) kemijska svojstva:-minimalno 45% proteona-rezervni ugljikohidrati 30-35%-što manje nukleinskih kiselina – ispod 6%-što više vitamina B-kompleksa-što više mineralnih tvari-balastne tvari – celuloza do 2%

c) mikrobiološka slika:-ne više od 7500 st/g suhe biomase-ne smije biti sulfitoreducirajućih klostridija i koliformnih bakterija u 1 g

(Shigella sp.)-u 20 g ne smije biti Salmonella sp.-u 1 g smije biti 10 stanica iz svake vrste klostridija, ali onda ne smije biti ni

jedan Clostridium perfringensSuha biomasa mora sadržavati 95% suhe tvari, te mora biti pakirana u ambalažu nepropusnu za vlagu. Ako kvašćeva biomasa ne zadovoljava ove uvjete, ne smije se koristiti kao prehrambeni kvasac, pa se koristi kao krmni. Kvašćeva biomasa se može koristiti direktno u prehrani kao aditiv, a preporučene dnevne količine su od 10-30g. Ako se tijekom alkoholne fermentacije ili na neki drugi način, kvašćeva biomasa oplemeni vitaminima i mineralima (selen, krom), koristi se u farmaceutske i dijetalne svrhe.

118. Proizvodnja kvašćeve biomase u generaciji «prodajni kvasac» (pekarski kvasac)Pekarski kvasac (S. cerevisiae) je aktivna kvašćeva biomasa koja se koristi u proizvodnji pekarskih proizvoda. Najčešće se koristi u svježem obliku (30% s.tv.) ili osušenom s min.92% s.tv. Kod suhog kvasca razlikujemo instant kvasac i granulirani kvasac. Instant kvasac ima svojstvo brze topivosti, brzo navlači vodu i rehidratira se u toku zamjesa. Obični ili granulirani kvasac se mora rehidratirati prije upotrebe. Veće pekare koriste kvašćevu suspenziju ili tekući kvasac s 18-20% s.tv.Proizvodnja pekarskog kvasca se odvija na melasi šećerne repe uz dodatak melase šećerne trske zbog biotina kojeg sadrži (omjer 4:1). Podlozi se dodaje fosfat u obliku DAF, te kao dodatni izvor dušika (uz melasu, DAF) DAS i amonijačna voda koja ujedno služi i za regulaciju pH. Mikroelementi, Cu, Zn i Fe i makroelementi S, Ca i Mg se dodaju u obliku sulfatnih soli (ujedno služi i za regulaciju pH). Inozitola i ostalih tvari rasta (vitamini B-grupe, pantotenska kis, biotin) u melasi ima dovoljno. Temp.25-35˚C, pH=4,0-4,5, inokulum: 0,1-0,2 kg s.tv. kvasca.

79

Umnožavanje se provodi u nekoliko generacija po različitim tehnologijama koje se razlikuju po: broju generacija (4-6), trajanju generacija, aerobnosti procesa u pojedinim generacijama, sistemima fermentora, vođenju procesa u zadnjoj generacijiPogon za proizvodnju pekarskog kvasca najčešće sadrži: propagator (0,5-1 m3), predfermentor (8-10 m3), 1-2 fermentora za uzgoj male matice (30-60 m3), te 2-4 fermentora za uzgoj velike matice i prodajnog kvasca (100-250 m3). Propagator i predfermentor su bioreaktori vrlo jednostavne konstrukcije, gotovo identični onima u B-postupku. Fermentori za uzgoj male i velike matice (potpuno aerobni procesi) su kompleksnije konstrukcije. Najčešće se koriste Vogelbushov dispergator i Frings turbina, te Waldhofov sistem aeracije.Priprema inolkuluma u laboratoriju:LČK nepromijenjenih svojstava se mora pripremiti u aseptičnim uvjetima u što većoj količini (5-10 L s 0,1-0,2 kg s.tv.). Umnožava se na podlozi od melase ili sladovine. Umnožavanje se provodi u 4-6 generacija, najčešće 5.Umnažanje pogonskog inokuluma:U propagatoru i predfermentoru se šaržno (B-postupak) uzgoji inokulum. Na početku šaržnog procesa, postavi se u fermentor određena količina inokuluma i vode, temperatura se podesi na 30°C, pH=4,2-4,5, te se uključi pritok razrjeđene melase i otopine soli . Ako dodamo cijeli kominu (kvašćevo mlijeko) na početku procesa, imat ćemo malo alkohola. Ukoliko izvršimo separaciju, konc etanola će biti 0.Generacija «mala matica»:U maloj matici se vrši šaržni uzgoj s regulacijom dotoka supstrata kako bi se kvašćeve stanice adaptirale na potpuno aerobne uvjete. U početku je razmnožavanje sporije, duga lag-faza (5-6h) zbog prebacivanja fermentativnog metabolizma na oksidativni (stvaranje mitohondrija). U eksponencijalnoj fazi se stanice zadržavaju oko 20h, te na kraju dobivamo 4-5% s.tv. kvašćeve biomaseGeneracija «velika matica»:Uzgoj kvasca u velikoj matici je potpuno aeroban i potreban je fini dotok supstrata kako ne bi došlo do Crabtree efekta zbog viška saharoze. Pritok melase slijedi krivulju rasta. Proces uzgoja u ovoj generaciji traje 14-16 sati (16-18). Kvasac nastojimo što duže održati u exp. fazi rasta, kako bi dobili biomasu sa što većim aktivitetom. Nakon što se završi uzgoj, sva količina kvašćeva mlijeka se čuva u rezervoarima na +4°C, te se koristi za postavljanje 5-10 fermentora u generaciji za prodajni kvasac (zadnji uzgoj).Pritok soli se podesi tako da na početku ide nešto više soli od potreba za rast, a završava se 3-5 sati prije kraja procesa jer se tako kvasac brzo stabilizira i sintetizira rezervne tvari.

80

Generacija «prodajni kvasac»:Kontrolom svih parametara se postiže visok prinos i optimalan odnos svih svojstava kvašćeve biomase za pekarske potrebe. Šaržni uzgoj u potpuno aerobnim uvjetima, s finom regulacijom pritoka melase. Uzgoj traje 16-18h, uz faktor umnožavanja 7-10.Pritok melase se određuje pomoću uređaja koji u izlaznim plinovima mjeri etanol i CO2 i šalje signal na automatski ventil za dotok melase u fermentor. Održava optimalna konc šećera u komini tako da se kvasci razmnožavaju brzinom od 0,05-0,3 h-1, pri čemu ne nastaju veće količine etanola. (dobivanje visoke konc stanica uz optimalnu iskorištenost supstrata). Pritok se zatvara 1-2 sata prije kraja procesa i tada kvasci prelaze u fazu zrenja ili stabilizacije kada sintetiziraju rezervne tvari, sinhroniziraju reproduktivni mehanizam. Zatim ulaze u fazu mirovanja koja im pomaže da se duže prežive tijekom skladištenja. Otopina soli u početku sadrži nešto više dušićnih spojeva, a pritok prestaje 3-5 h prije kraja procesa. Temp se automatski održava optimalnom, a na kraju procesa obično poraste na 35-37°C (više trehaloze koja daje stabilnost kvascima tijekom sušenja). Zbog oslobađanja velike količine topline (oko 3500 kJ/kg melase) tijekom procesa, bioreaktori imaju sustav hlađenja. pH se regulira amonijačnom vodom ili razrijeđenomH2SO4. na početku je pH=4,4-4,5, a pri kraju 5,5-6,5 (zbog lakšeg pranja kvašćevih stanica od pozitivno nabijenih koloida). Količina zraka se mjeri rotametrom i morase održavati na 1-2 mg O2/L komine (konc kisika se može mjeriti kisikovom elektrodom). Pjena se regulira automaski protupjeničima.Trajanje i produktivnost procesa ovisi o količini inokuluma, brzini rasta koja je ovisna o pritoku melase i aeraciji i sistemu hlađenja. Nakon uzgoja slijedi separacija u 3 stupnja s dvostrukim pranjem. Kvašćevo mlijeko sa 18-20% s.tv. se ugušćuje filtracijom na vakuum filtru, preko škroba kao filtracijskog materijala. Konačan proizvod je svježi pekarski kvasac s 28-30% s.tv.

125. Pasteurov i Crabtree efekt u proizvodnji pekarskog kvascaPasteurov efekt:Kvašćeve stanice se brže razmnožavaju u aerobnim uvjetima iako je brzina (asimilacije) razgradnje šećera sporija. U aerobnim uvjetima se dobiva više ATP po molekuli glukoze.Crabtree efekt:Kod povišene koncentracije supstrata (šećera) u podlozi dolazi do inhibicije respiracije i aktivacije farmentacije uz nastanak etanola u aerobnim uvjetima.Da bi se dobilo što veće iskorištenje šećera (YX/S) koristimo uzgoj s pritokom supstrata (konc supstrata do 300mg/L) kako ne bi došlo do Crabtree efekta.

81

126. Uloga biotina u uzgoju kvašćevih stanicaBiotin je jedna od bitnih tvari rasta za kvašćevu stanicu. Mora se dodavati ako se kvasac uzgaja na podlozi s melasom šećerne repe. Ukoliko se pomiješaju repina i tršćana melasa, dodavanje biotina nije potrebno (tršćana melasa ga sadrži dovoljno). Po 1kg švašćeve biomase je potrebno 6,25 μg biotina.Biotin je koenzim kvašćevih karboksilaza tj. piruvat-karbiksilaze, a njeno djelovanje je bitno za sintezu oksalacetata i ulazak u ciklus limunske kiseline. Nedostatak biotina smanjuje prinos kvasca. Njime se regulira specifična brzina rasta što je bitno zbog produktivnosti procesa i aktivnosti kvašćeve biomase (u pekarstvu)

119. Proizvodnja suhog aktivnog kvascaSuhi aktivni kvasac je proizveden da bi se poboljšala stabilnost kvašćeve biomase u toku skladištenja. Sadrži 8% vlage čime je enzimska aktivnost u stanici svedena na minimum, pa se takav kvasac može skladištiti na sobnoj temperaturi 2-5 godina bez značajnog gubitka aktiviteta. Postoje dva osnovna oblika suhog aktivnog kvasca:1. granulirani2. instant (ne mora se rehidrirati prije upotrebe)Na kvalitetu gotovog proizvoda u procesu proizvodnje utječu:

1. izbor specijalnog soja kvasca S. cerevisiae (triploidi, dobra genetička stabilnost)

2. uzgoj kvasca u pojedinim generacijama (pogotovo u zadnjoj, «prodajni kvasac»)

3. kemijski sastav kvašćevih stanica4. zaštita i oblikovanje5. sušenje6. pakiranje

Kvašćeve stanice moraju imati nešto manju količinu proteina (oko 40%) i veću količinu ugljikohidrata, jer je takva biomasa stabilnija u toku sušenja i skladištenja. Nakon proizvodnje, separacije i pranja, u kvašćevo mlijeko se dodaje 0,2-0,6% NaCl i po potrebi sredstva za zaštitu od 0,5-1% (emulgatori i antioksidansi).Slijedi filtracija na vakuum-filtru pri čemu se kvašćeva biomasa ugusti na 30-35% s.tv. Zatim se biomasa oblikuje u sitne kuglice (granulirani) ili štapiće promjera 1-3 mm (instant) i odlazi na sušenje u fluidne sušnice ili sušnice s lebdećim slojem (za instant kvasac), rotacione sušnice s bubnjem (gernulirani) ili kontinuirane tunelske sušnice. Kvasac se suši toplim kondicioniranim zrakom, pri čemu temp unutar sloja kvasca ne prijeđe 32-35°C. Osušena biomasa obično se pakira u Al-vrećice u struji inertnog plina dušika.

82

127. Proizvodnja mikrobne biomase na sekundarnim sirovinama. Što su GRAS sirovine?GRAS je kratica za Generaly Regarded As Safe. Ona obuhvaća sirovine koje se smatraju zdravstveno ispravnima, neškodljivima, ne sadrže patogene, toksične tvari, alergene, te ne izazivaju zdravstvene smetnje kao npr. sirutka, melasa, škrobni hidrolizat.-Waldhoffov proces: uzgoj S. cerevisiae na melasi ili škrobnim hidrolizatima-Bell-proces: uzgoj kvasca K. fragilis (troši laktozu), K. maxsimus (troši mliječnu kis), te C. pintolopopsii na sirutki-Pekilo proces: uzgoj Paechilomyces variotti na sulfitnoj lužini (60% proteina, ishrana stoke)-Symba proces: uzgoj združene kulture Endomycopsis fibulinger (amilolotički enzimi)i C. utilis na škrobu iz otpadnih voda prehrambene ind. (prerada krumpira, čips)-uzgoj Candida utilis na sulfitnoj lužini (ua krmiva), te na melasnoj džibri-uzgoj S. uvarum na sladovini

128. Navedite poznate procese proizvodnje biomase na sekundarnim sirovinama.Sekundarne sirovine:-obnovljive sirovine iz poljoprivrede i prehrambene industrije: oligosaharidi, škrob, celuloza, pektin, lignin-petrokemikalije: metanol, metan, alkani-CO2 iz zraka (fotosintetske alge)

83