酿造葡萄酒的化学原理与成分计算.doc

自酿葡萄酒中的添加济的化学原理-用量计算【1、葡萄】100公斤=500元，优选小粒紫色红葡萄，当然常见巨峰也行。【2、白糖】12公斤白糖=100元。【3、乙醇、乙酸、葡萄糖的分子结构】【4、酵母菌】10克=10元，酿酒=面包酵母(可替代)，快速发酵防腐败【5、果胶酶】10克=20元，溶解果皮中的色素和营养并降粘【6、实用杀菌剂-偏重亚硫酸钾=SO2】45克=8元，500克=25元【7、安全防腐剂-山梨酸钾】60克=8元，1000克=24元，封装时用【8、苹果酸-乳酸菌、酒石酸】乳酸菌素片含菌，难买，8元【9、澄清剂-明胶、膨润土】 50g分装8元，热溶解冷冻胶=合计= 666 元=此为较低价格=【1、葡萄】品种：优选颗粒小、紫红色的葡萄，当然也要便宜、常见，比如巨峰、紫玫瑰。价格：2010年秋，约每斤2元，进葡萄园去批发更便宜。时间：每年九月底，气温适宜19-28度，温度32以上则容易变酸，各类霉菌、醋酸菌也活跃。发酵时产生热量，注意容器不必太大，大则要通风散热。据说中午之前采摘效果好。但有的经验是适当晾晒减少水分，增加糖份比例，发酵也更容易-这样买水果摊的干瘪葡萄岂不更好？还便宜。清洗葡萄：剪梗不破皮清洗，控水凉晒再去残梗。外表干净新葡萄，建议不洗。（整串晾晒再洗，并且加速发酵）。破碎葡萄：多种方法可选-1）轻度捏破，皮肉不分皮不扁：酒液清彻，皮浸萃取，铬氨酸酶少。清洗时要剪梗不破皮，装罐时再去残梗捏破。2）家用粉碎机，保全籽实只碎皮：增加皮中色素和单宁溶解速度和数量，籽实也有单宁，但也苦味酯挥发酸。 3）完全去掉皮，做干白葡萄酒。工业也有这样把葡萄汁、葡萄皮籽分开发酵的，然后勾兑+色素+单宁。真正优良的红葡萄酒是原色，不加色素。但要从橡木桶中溶解一些单宁、氧气，加强色泽。但工业生产都会调配酒精度数、单宁、色素。杀菌：加入SO2浓度约250ppm杀霉菌，特别是其中的灰霉菌，能产生漆酶，强力催化氧化葡萄酒中的单宁+色素花青素。还的醋酸菌，能产生醋酸。SO2刚开始活性大，三天游离态占比就从50%降到10%，并与水、糖、醛结合，活性降低到安全值50-150ppm，并且部分地吸氧变成硫酸H2SO4降解。（加药根据水量推算浓度。轻度捏破葡萄的初始时，汁少药多，要多摇动，控制SO2浓度可500ppm以下。杀菌效果更明显，重点针对葡萄表皮。两个小时后再加入培养的酵母、白糖或冰糖，这方法也适合培养天然酵母引子）。农民储藏葡萄杀菌方法是：燃硫熏蒸。我也想试试：葡萄装筐挂起，塑料蒙上，下面点燃硫磺，加扇子搅动空气-总是不能严格控制用量。葡萄中的精华是什么？葡萄中的白藜芦醇、聚合型原花青素、大量的单宁和类黄酮物质，具有极强的抗氧化、防癌、防心血管疾病、抗辐射和改善皮肤等作用。它们主要存在于葡萄的皮和籽中，果肉的含量只有皮里的10%。而白藜芦醇和聚合型原花青素只有在乙醇和水的混合物相溶，制成葡萄酒后，才能发挥它们的营养功效。白藜芦醇遇到膨润土澄清时，会被吸附而损失约30%。白葡萄酿酒的，不是干白，淡黄，桃红。资料广告沪太8号葡萄应当是替代巨峰葡萄的好品种.“沪太8号”葡萄品种，果穗整齐一致，圆柱型，平均单穗重500-800g。果粒大、紫色、含糖量17.3%，口感好，香味浓，外观色泽鲜艳，耐贮运。多次结果能力强，生产中一般结2次果。一次果667 m2，亩量可达1000kg，二次果亩产量达10001500kg。该品种7月上中旬成熟，成熟期比巨峰早15d左右。“户太8号”葡萄，树体生势强，耐低温，不裂果，成熟后在树上挂至8月中下旬不落粒。对黑痘病、白腐病、灰霉病、霜霉病等抗病性较强。【2、白糖】12公斤白糖=100元，白糖又涨价了。白糖来自红糖都是蔗糖，蔗糖容易被酸水解，水解后产生等量的D-葡萄糖和D-果糖。蔗糖是光合作用的主要产物，广泛分布于植物体内，特别是甜菜、甘蔗和水果中含量极高。蔗糖是植物储藏、积累和运输糖分的主要形式。平时食用的白糖、红糖都是蔗。 推荐冰糖、白沙糖，不能用红糖，含杂质多，矿物质多。也有人专门做蜂蜜酒、红糖酒、甘蔗酒，那是另一种风味。（建议学校试验：配置 25%红糖水+发面酵母或10粒葡萄不洗捏破，无色透明容器里，不要密封太紧）。资料 红糖通常是指带蜜的甘蔗成品糖，一般是指甘蔗经榨汁，通过简易处理，经浓缩形成的带蜜糖。红糖按结晶颗粒不同，分为赤砂糖、红糖粉、碗糖等，因没有经过高度精练，它们几乎保留了蔗汁中的全部成分，除了具备糖的功能外，还含有维生素和微量元素，如铁、锌、锰、铬等，营养成分比白砂糖高很多。糖酒转换计算法：C6H12O6 葡萄糖+酵母菌 = C2H5OH 酒精+ CO2 二氧化碳质量反应：180 克葡萄糖 = 92克酒精 + 88克二氧化碳，即180 克葡萄糖 = 92克酒精，出酒率为92/180=51%,由于 酒精密度小于水，为0.8，酒精度又是按体积算的，出酒率调高约60%。在1000毫升溶液中，酒精密度为0.8，（忽略水+酒混合后总体积小于两者之和），80克酒精就是1000毫升即为10度=10%v/v，对应的需要糖量 = 80*180/92=156克，即约15.6%含糖量（1升酒水=1千克）。所以，16% 葡萄糖 = 10% 酒精（忽略酵母繁殖消耗少量糖、副产品），但实际发酵是多种细菌混合、多种副产品，所以，计算标准为高效葡萄酒酵母， 17%糖 = 10%酒精 ，出酒率=10/17=58%；葡萄皮野生酵母， 20%糖 = 10%酒精 ，出酒率=10/20=50%。上海周边葡萄，假设含糖为15%（夏甜18% 秋酸12%），加糖目标=15%+8%= 23%糖=13.5%酒精（葡萄汁密度=1.10）。若用 野生酵母+秋季酸葡萄：原糖最低12% + 加糖最高18%=30%糖=15%酒精（葡萄汁密度=1.12），也就是说，加糖18%为理论上限。 如果使用优质酵母，耐酒能力高达16%，可以消化掉这些糖，但普通酵母在13-15%早醉了、死了（有些酵母广告说，能够耐16%、18%、20%度酒精）。这多余的糖可能为乳酸菌制造乳酸、乙酸，或培养了其它细菌。所以加糖12-18%已够用。常听人说凭经验加糖20-30%，含有糖且不容易存放，不如喝时再加糖。 以密度测量为参考，不准确。秋葡萄含酸多 因而密度大。我实际测量的结果，有两种成品酒的密度分别是0.97 - 1.07，喝起来感觉酒精度差不多，密度大的那组，更多果酸、酒石酸，粘。【3、乙醇、乙酸、葡萄糖、单宁】除了生成 酒精，还有哪些副产品？主要是 甘油+ 乙醛+乙酸+乙酸乙酯.而乙酸是最需要生产中严格控制的，乙醛也很剌鼻子、有害。下图分别是乙醇、乙酸、乙醛、丙三醇、葡萄糖、二氧化硫的分子结构模型。乙醇=酒精 CH3-CH2-OH, 乙酸=醋酸 CH3-CO-OH, 乙醛=醋醛 CH3-CH=O甘油=丙三醇 HOCH2-CHOH-CH2OH，可记为 H-(CHOH)3-H三氧化硫SO3，奇特的液态稳定结构；SO3溶于水，强烈反应夺取水分子的O，生成稳定的正三棱椎结构SO4，但却拆散H-O-H，疏远抛弃H，形成更多游离态H+，所以是强酸。SO2则只喜欢游离态的氧气，渴望升级为SO3（骑着骡子 好找马）。二氧化硫 SO2，O=S=O；二氧化硫溶于水所形成的二氧化硫水合物SO2H2O被称作亚硫酸。溶液中不存在亚硫酸分子H2SO3，有SO2、HSO3、xH2O.SO2。亚硫酸是二元中弱酸，但脱氧能力强，易挥发出SO2。葡萄糖果糖 (CH-OH)6 = C6H12O6, 都能在磷酸根牵引下断裂，六碳成三碳，果糖两头挂磷酸（来自三磷酸腺苷ATP），六碳分裂成2个三碳，= 3-磷酸甘油醛，醛变酸：3-磷酸甘油醛 = 3-磷酸甘油酸 = 丙酮酸，（ = + 甘油 + 乙醛 ）丙酮酸 CH3-CO-CO-OH，是糖无氧代谢的产物，能产生多种副产品乙酸乙酯 = 乙酸+乙醇合成的，有酯香：CH3COOH + C2H5OH = H2O+CH3COOC2H5酒精 = 乙醇，结构简式为CH3CH2OH醋酸 = 乙酸，结构简式：CH3COOH醋醛 = 乙醛，CH3CHO,无色易流动液体，有刺激性气味。熔点121，沸点20.8，甘油 = 丙三醇，分子式： C3H8O3单宁 = 鞣酸、丹宁酸，保鲜葡萄酒的天然防腐剂，消化进入氧，单宁消化完毕，葡萄酒就到期不能存放了（通常加入SO2保护单宁，优先牺牲SO2、再牺牲单宁、最后酒坏）。单宁（Tannins 丹宁）是葡萄酒中所含有的二种之一的酚化合物，有益于心脏血管疾病的预防。葡萄酒中的单宁一般是由葡萄籽、皮及梗浸泡发酵而来，或者是因为存于橡木桶内而萃取橡木内的单宁而来。味苦色红，保护单宁最关键是控制氧气数量，既不能多也不能无：过氧则生成沉淀，缺氧不能与色素结合，淡黄不亮。新开葡萄酒在杯中摇两下溶入氧气，五分钟就会生成沉淀。-化学反应过程-要理解反应过程，可自己动手做分子模型:用土豆+青枣+红苹果代表碳、氢、氧，或用面粉、馒头、橡皮泥，自己做，然后用牙签扎起来。碳 = 土豆，4根牙签；立体的4个方向；氢 = 青枣，1根牙签，四周随意；氧 = 红苹果，带2支牙签，方向不定，或分开两或合并一处。葡萄糖、乙醇、乙醛、醋酸、乙酸乙酯、甘油，二磷酸果糖、磷酸甘油醛、磷酸甘油酸、丙酮酸、三磷酸腺苷ATP PO3-A1 磷酸化：果糖分子的两头 挂上磷酸根，成为1-6-二磷酸果糖，A2 分裂：六碳分裂成2个三碳，= 3-磷酸甘油醛（甘油醛3-磷酸）A3 变酸：3-磷酸甘油醛 = 3-磷酸甘油酸，磷酸-3甘油酸 = 丙酮酸B1 乙醛：丙酮酸脱去羧基，= 乙醛+CO2 CH3CO-COOH - CH3CHO +CO2B2 乙醇：乙醛 +2H = 乙醇， CH3-CHO +2H - CH3-CH2-COHC1 甘油：甘油、乙醇同时开始，甘油很快减缓。甘油抢夺氢原子，乙醛就不能转化为乙醇了，成为副产物。C2 乙醛，过渡产物，新酒浓，剌鼻子。C3 醋酸，是变酸重要成份 酒精氧化为醋酸：2C2H5OH+3O2=酶=2CH3COOH+2H2O生产乙醛+ 醋酸：2CH3CHO + H2O - CH3-COOH + CH3CH2OHC4 琥珀酸，过渡产品丙酮酸还会变异成甲酸、丙酸、丁酸酐。D1 乙酸乙酯，乙酸乙酯甘油醛3-磷酸 C3H7O6P丙酮酸 CH3COCOOH，原称焦性葡萄酸。乙酸乙酯是乙酸中的羟基被乙氧基取代而生成的化合物，结构简式为CH3COOCH2CH3。ATP是生命活动能量的直接来源，但本身在体内含量并不高。ATP(adenosine-triphosphate)中文名称为腺嘌呤核苷三磷酸，又叫三磷酸腺苷(腺苷三磷酸)，简称为ATP，其中A表示腺苷，T表示其数量为三个，P表示磷酸基团，即一个腺苷上连接三个磷酸基团。其结构简式是：APPP，其相邻的两个磷酸基之间的化学键非常活跃，水解时可释放约30.54kJ/mol的能量，因此称为高能磷酸键，用“”表示。在细胞的生命活动中，ATP远离A的一个高能磷酸键易断裂，释放出一个磷酸和能量后成为腺苷二磷酸（ADP）。在有机物氧化分解或光合作用过程中，ADP可获取能量，与磷酸结合形成ATP。ATP和ADP这种相互转化，是时刻不停的发生且处于动态平衡之中的ATP由腺苷和三个磷酸基所组成，化学式C10H16N5O13P3，结构简式C10H8N4O2NH2(OH)2(PO3H)3H，分子量507.184。三个磷酸基团从腺苷开始被编为、和磷酸基。ATP的化学名称为5-三磷酸-9-D-呋喃核糖基腺嘌呤，或者5-三磷酸-9-D-呋喃核糖基-6-氨基嘌呤。【4、酵母菌】：10克=10元，能多培养点，速度就快点。提前8小时培养。酵母菌是一些单细胞真菌，微生物。已知有1000多种酵母，最常提到的酵母酿酒酵母（也称面包酵母）。酿酒酵母，又称面包酵母或者出芽酵母，是发酵中最常用的生物种类。传统上它用于制作面包和馒头等食品及酿酒，酿酒酵母的细胞为球形或者卵形，直径510m。其繁殖的方法为出芽生殖。不同品种，造酒能力各有差别，优良酿酒酵母最高能耐16%酒精、耐SO2到250ppm，耐15度低温、低糖0.4%（两高两低：高酒高药、低温低糖），产品单纯出酒率高10/17=58%，副产品少而酒香多。所以要优选酵母：专用葡萄酒酵母 发面酵母 野生酵母 白酒酵母（市售配方中含霉菌、糖化剂、生香菌，霉菌是葡萄酒的杀手！）。买5-10克活性干酵母，培养繁殖成引子。主要生长在偏酸性的潮湿的含糖环境中，母菌能在pH值为3.0-7.5 的范围内生长，最适pH 值为pH4.5-5.0。有氧时快乐繁殖，无氧时艰苦酿酒。酵母菌在有氧和无氧的环境中都能生长，即酵母菌是兼性厌氧菌，在缺氧的情况下，酵母菌把糖分解成酒精和二氧化碳，获得能量-不完全燃烧。在有氧的情况下，它把糖分解成二氧化碳和水，在有氧存在时，酵母菌生长较快。酵母菌直径约5微米，相当于5万个原子长。天然酵母培养方法：优选熟透无破损无霉点葡萄2斤，拔梗不洗，捏破葡萄微裂不流水，加浓白酒1两(或0.2克偏重亚硫酸钾)摇匀，密封两天快速进入发酵，开瓶透氧气再繁殖，就可繁殖更多酵母菌。三天后当作引子全部倒入10倍新葡萄醪中，扩大培养，滚动发酵。能抑制霉菌、醋酸菌生长，保证引子质量。【5、果胶酶】20克=20元。果胶，水果中的胶粘物质，加入酶可消化、分解。果胶酶，用于分解 果胶的多酶复合物。果胶酶通常包括原果胶酶、果胶甲酯水解酶、果胶酸酶。通过它们的联合作用使果胶质得以完全分解。天然的果胶质在原果胶酶作用下，转化成水可溶性的果胶；果胶被果胶甲酯水解酶催化去掉甲酯基团，生成果胶酸；果胶酸经果胶酸水解酶类和果胶酸裂合酶类降解生成半乳糖醛酸。作用：能从皮中溶解更多果胶、色素、酯类等营养物。胶体更稀，粘着颗粒少，汁液更清澈，挤汁也轻松。市场产品：果胶酶由黑曲霉经发酵精制而得。外观呈浅黄色粉末状。10元10克。最适用PH3.5 ，酒精度小于13%，最适用温度为50。活动条件宽于酵母菌。【6、实用杀菌剂-偏重亚硫酸钾=SO2】45克=10元。防腐剂-前期 亚硫酸=SO2.xH2O，家用只能用 亚硫酸盐-偏重亚硫酸钾 (K-SO2.O.SO2-K )，主要原理是用作杀菌剂-重点杀灭灰霉菌-产生的漆霉-能强力氧化单宁！另外抑制破坏皮梗所带的铬氨酸酶-氧化单宁常规军。另外是脱氧剂-（亚硫酸吸氧气变成稳定的硫酸，转换比较完全彻底，对人无害）减少酒中氧气。灭菌原理也是脱氧，从细菌身上吸氧而杀菌，反而留给酵母繁殖更多的氧。为什么用钾盐而不用钠盐？还便宜点呢。猜想的理由:为了酒石酸沉淀、调节渗透压为了酵母生长、为了避免食盐的口味。前期发酵，用亚硫酸来抑制、杀死有害菌，并能溶解更多果皮，后期慢慢降解成稳定的硫酸盐。保存葡萄酒则用更安全的 山梨酸钾。2SO2+O2 = 2SO3（脱氧，抑制、杀死细菌）2H2S+SO2 = 3S+2H2O （缺氧时产生由SO2生成H2S，再加SO2中和）实用产品：偏重亚硫酸钾(K2S2O5 = K2SO3.SO2)，白色结晶或结晶性粉末。易溶于水，遇酸分解生成亚硫酸，即SO2毒气，在生成物体内迅速氧化成硫酸盐。在潮湿空气中也能氧化为硫酸盐，密封保存。我国规定食品中的残留量以SO2不得超过0.025-0.1mg/kg（视不同食品而异）。小兔致死量为5.5mg/kg。钾离子有助于酒稳定性及酵母菌酶功能作用，比钠好，基本上不用偏重亚硫酸钠Na2S2O5 。但比钾便宜，含量SO2比例大。偏重亚硫酸钾，分子量=222，含SO2=58% ，化学式 K2S2O5 = K2O.SO2.SO2,偏重亚硫酸钠，分子量=190，含SO2=67% ，化学式 Na2S2O5 = Na2O.SO2.SO2,实用浓度：250mg/kg = 25克/100升，应该分批加入，每次浓度都小于这个数。偏重亚硫酸钾 含SO2的量，约56%，实际按50%计算。我国规定成品葡萄酒中，总SO2 250 mg/L，游离SO2 50 mg/L，欧盟规定SO2160ppm.容器消毒时，10% = 10000 ppm = 10 g / L ，最大溶解度了，会有SO2挥发。葡萄汁杀全部菌， 1250 ppm = 1.25 g / L，加酸加热活性加强。葡萄汁杀弱酵母， 500 ppm，杀弱酵母、乳酸菌等无氧能力弱、不耐SO2的，优质酿酒酵母虽不死，但也不能愉快地酿酒！直到SO2衰减。葡萄汁杀杂菌， 250 ppm，杀杂菌，有氧菌被优先杀死。酿酒中期时， 50-150 mg / kg ，慢速氧化衰减。灰霉菌等已死，酵母挺过来，可多次补药。饮用时，打开酒瓶倒入杯中，摇一摇，3分钟内 氧溶解饱和8.3mg/L，能中和掉4倍的的SO2（因为分子量 O=16, S=O2=32，SO2=64）。但速度也不是很快，迅雷不及掩耳盗铃之势如破竹。注：偏重亚硫酸钾的 钾，有降低酒石酸的作用，酒石酸适量是美味，太少也不好。酒水中含氧0.6%v/v = 8.3 mg/L，空气中含氧21%v/v = 300mg/L。如果酒缸10升，只装满8升,有2升空气，那么这300mg/L氧气，能完全消化掉4倍体积的酒中300mg/L的SO2，实际SO2浓度不足150ppm. 更何况多次开盖搅拌、倒罐。所以残留量将会很少。小资料每个国家对酿酒过程中能加入的二氧化硫最大限度都有专门的法律规定。欧盟规定红葡萄酒中二氧化硫的最高含量为160mg/L，白葡萄酒和粉红葡萄酒为210mg/L，另外允许成员国在比较差的年份加入不超过40mg/l的二氧化硫。由于二氧化硫对人类身体有一定的毒性作用，世界卫生组织规定每人依体重算，每天吸入二氧化硫的最大量应控制在0.7mg/kg，也就是说，如果一个人体重是50kg，那么他吸入二氧化硫的量不超过35mg为宜。另外，更加重要的是，在开瓶后你摇杯的时间里，葡萄酒中有30%-40%的二氧化硫会跟氧气结合而消失了。正常人一顿喝多少葡萄酒合适？按体重50kg,总量 单宁、色素、白藜芦醇 。 =：Na.SO2.O.SO2.Na【7、安全防腐剂-山梨酸钾】60克=10元，1000克=24元山梨酸钾-无色至白色鳞片状结晶或结晶性粉末，无臭或稍有臭味。在空气中不稳定。能被氧化着色。山梨酸钾是国际粮农组织和卫生组织推荐的高效安全的防腐保鲜剂，广泛应用于食品、饮料、烟草、农药、化妆品等行业，作为不饱和酸,也可用于树脂、香料和橡胶工业。倒罐时，得到很多残渣，加入山梨酸钾，很快抑制了酵母菌，气泡减少（仍有乳酸菌在活动，可加热50-70度杀菌），酒液澄清。安全用量 600ppm，有明显地降色作用！瓶底层少红偏黄。100ppm就能降色。疑问：山梨酸钾既然是防腐剂，就应该能优先吸氧，自身降解。降解后是否能还原色素？SO2就能与色素结合降色，也能释放色素。化学名称：2，4己二烯酸钾 ，分子式： C6H7KO2 ，分子结构图：【8、苹果酸-乳酸-酒石酸】L苹果酸为天然果汁之重要成份，存在于不成熟的的山楂、苹果和葡萄果实的浆汁中。与柠檬酸相比具有酸度大(酸味比柠檬酸强20%)，但味道柔和(具有较高的缓冲指数)，具特殊香味，不损害口腔与牙齿，代谢上有利于氨基酸吸收，不积累脂肪，是新一代的食品酸味剂，被生物界和营养界誉为“最理想的食品酸味剂。”，目前在老年及儿童食品中正取代柠檬酸。市场不多见，药店有替代品：乳酸菌素片中，含菌淘宝网上有：益生菌酸奶发酵剂 川秀菌粉 乳酸菌 1小包 授权正品 淘宝特价授权专卖 家家乐乳酸菌粉酸奶发酵剂1G装。要求条件是，4个条件必备： 1. PH大于3.2 2.酒精度小于13.5度 3.温度18到22度 4.总SO2小于30mg/L分子式 C4H6O5结构式 HOOCCHOHCH2COOH苹果酸（苹果酸又名：2羟基丁二酸） 是好东西，太多了也不好吃，变成乳酸就柔和多了。乳酸就是奶酸、酸奶，制造酸奶的是乳酸菌。在强烈运动的过程中人体需要大量能量。这时人体内乳酸的生产比组织移走乳酸的速度高，组织内的乳酸浓度提高。运动剧烈时，三磷酸腺苷被分裂释放能量，释放一个质子，这些质子是导致酸中毒、肌