biotechnologie VÝROBA LIHOVIN PŘEDMĚTY LIHOVARSKÉHO PRŮMYSLU DĚLENÍ LIHOVIN: 1)DESTILÁTY - PÁLENKY vyrábí se kvašením a destilací základní sacharidické suroviny, ethanol jiného původu se nepřidává 2)OSTATNÍ LIHOVINY A LIKÉRY vyrábí se z potravinářského lihu nebo destilátu smícháním s vodou a ostatními surovinami (cukr, ovocné šťávy, extrakty z bylin a koření) výroba likérů se oddělila ve středověku od přípravy léčebných alkoholických extraktů

biotechnologie DESTILAČNÍ VÝROBA ETHANOLU pravděpodobně kolem 300 l.př.n.l.princip destilace (Aristoteles) rozvoj v prvních stoletích našeho letopočtu, získávání rostlinných silic (Arábie, lékař Geber) a ethanolu (Evropa) Nejstarší receptury:alchymie - aqua vitae, spiritus vini - součást kamene mudrců lékařství - extrakty a maceráty z léčivých bylin od 15. století:řemeslná výroba pálenek a likérů právo pálení1518 palírna "U Zeleného stromu", Prostějov cech vinopalů - destilatérů od 18. století:použití brambor jako suroviny od 19. století:průmyslová výroba kvasného lihu

biotechnologie DESTILÁTY - SUROVINY Ovoce:obsahuje přímo zkvasitelné sacharidy, ideální dobře vyzrálé kvůli obsahu aromatických látek, nezralé má vyšší obsah pektinů → vyšší obsah methanolu v destilátu všechny druhy domácího i exotického ovoce Škrobnaté suroviny:obiloviny a slady z nich připravené sladováním se zcukří přítomné polysacharidy žito, ječmen, kukuřice, rýže Ostatní:víno na pálení - méně kvalitní druhy vín třtinová melasa - 50% sacharózy kaktusy Agave hořcový kořen, jalovčinky, žen-šen batáty

biotechnologie DESTILÁTY - POSTUP 1)Příprava kvasu - suroviny na kvašení Ovoce:umytí, vytřídění nahnilého a plesnivého (kontaminace), Ostatní:obilí, brambory – obsahují polysacharid škrob, který je přímo nezkvasitelný Úprava: materiál se tepelně upraví - paří, aby škrob ztekutil, následuje zcukření sladovým extraktem, aby vznikly jednoduché cukry

biotechnologie DESTILÁTY - POSTUP 2)Kvašení Ethanolová fermentace: anaerobní postup, kdy kvasinky zpracovávají zkvasitelné sacharidy na ethanol a CO 2 Kvašení končí při obsahu ethanolu kolem 12% - vyšší obsahy jsou pro kvasinky toxické. Způsoby kvašení: Samovolné: kvašení ovoce probíhá prostřednictvím přirozených kultur kvasinek z materiálu (neočkuje se) Řízené: pařené kvasy jsou sterilní, proto se musí zaočkovat inokulem kvasinek Kvasné nádoby:otevřené či uzavřené dřevěné železobetonové či kovové nádoby

biotechnologie DESTILÁTY - POSTUP 3)Destilace oddělení alkoholu od prokvašené suroviny destilace se obvykle realizuje ve dvou krocích a)předestilování veškerého těkavého podílu, získá se destilát o obsahu 15-35% alkoholu (lutr) b)rektifikace: pečlivé oddělení vedlejších produktů kvašení a ostatních biochemických dějů Tři podíly: úkap:nízkovroucí složky - aldehydy jádro:hlavně ethanol (kolem 65%) a žádoucí složky (estery) dokap:vyšší alkoholy a těkavé kyseliny - přiboudlina obsah úkapu a dokapu ovlivňuje kvalitu destilátu

biotechnologie DESTILÁTY - POSTUP 4)Úpravy destilátu Destilát získaný rektifikací má příliš vysokou koncentraci ethanolu, musí se vhodně naředit ředí se destilovanou nebo měkčenou vodou, případné zákaly se filtrují běžné koncentrace: % zrání ve skladovacích nádobách: dřevo, kamenina nebo sklo zrání ve dřevě:rychlejší než v inertním materiálu, mění se barva produktu (zlatohnědá), během zrání se vytváří chuť a vůně hotového výrobku andělská daň:ztráty alkoholu výparem během zrání

biotechnologie ZÁKLADNÍ DRUHY DESTILÁTŮ Slivovice ze zralých až přezrálých švestek, slív a příbuzných peckovin kvašení trvá 4 až 8 týdnů, produkt se ředí na 40-50%, zraje přibližně rok ve skle, méně často ve dřevě, ostatní ovocné pálenky se vyrábějí obdobně

biotechnologie ZÁKLADNÍ DRUHY DESTILÁTŮ Koňak destilát z vína, jemný výrobek s pečlivě odděleným úkapem a dokapem, čerstvý výrobek musí několik let (3-10) zrát ve dřevěných sudech (červený francouzský dub), zráním se vytvoří typická barva a aroma koňaky se často zcelují a míchají počet hvězdiček na etiketě - poměr míchání

biotechnologie ZÁKLADNÍ DRUHY DESTILÁTŮ Whisky druhy: skotská, irská, americká sladová a obilná ze ječmenného sladu sušeného kouřem z rašeliny, destilát zraje v dubových sudech vevnitř vypálených 4 a více let, obilná whisky (ze směsi sladu a nesladovaného obilí) se používá k ředění (řezání) sladových (single malt) whisky, stupňovitost % Irská whisky:třikrát destilovaná americká whisky – bourbon (Kentucky, jinak whiskey): palírny přešly na domácí surovinu v souvislosti s nedostatkem obilí, zraje 4 a více let ve vypálených dubových sudech, má jemnější chuť, stupňovitost 45%

biotechnologie LIHOVINY - SUROVINY Rafinovaný líh - potravinářský ethanol vyrobený z obilí, brambor nebo melasy Voda pro ředění je vhodná měkčená nebo destilovaná (jinak zákaly) Cukry řepný nebo třtinový, glukóza, laktóza (emulzní likéry) sladká chuť, zvýšení viskozity Koření dodává vonné a chuťové látky, jako lihové extrakty, složení obvykle výrobní tajemství Barviva a bonifikátory přírodní (ovocné šťávy, silice) nebo syntetické látky

biotechnologie LIHOVINY - VÝROBA Lihoviny se vyrábí smícháním jednotlivých součástí a polotovarů v předepsaných poměrech. Složení je dáno recepturou, ta je obvykle výrobním tajemstvím. Po smíchání se hotový výrobek nechává obvykle nějakou dobu (týdny až měsíce) zrát, aby se dosáhlo harmonie vonné a chuťové složky. Typičtí představitelé: vodka - neslazená jednoduchá lihovina, vyráběná z dvakrát rektifikovaného lihu, upravená aktivním uhlím gin - málo slazená lihovina s typickou chutí a vůní po jalovčinkách

biotechnologie VÝROBA POTRAVINÁŘSKÉHO LIHU Suroviny:škrobnaté materiály - obilí brambory (od 18. století) cukernaté materiály - cukr (řepný, třtinový) melasa řepa (cukrovka a jiné druhy) jiné cukernaté materiály (čirok cukrový, palma cukrová) ostatnílibovolné cukernaté materiály s nepotravinářským použitím (nevyhovění potravinářským normám), odpady z celulózek - sulfitové výluhy

biotechnologie PŘÍPRAVA SUROVIN Sacharidické suroviny: obsahují zkvasitelné sacharidy, pouze se rozmělní, aby se cukry uvolnily z buněk Škrobnaté suroviny: 1) paření - mechanické rozmělnění a tepelný zásah, aby se škrobová zrna uvolnila u buněk a aby škrob ztekutil 2) zcukření - rozštěpení škrobu na jednodušší zkvasitelné sacharidy, nejčastěji se používají sladové amylázy (čerstvý nebo sušený slad, sladové extrakty, enzymové preparáty)

biotechnologie KVAŠENÍ Ethanolovou fermentaci zajišťují kvasinky nebo baktérie: Saccharomyces cerevisiae Candida sp. - zkvašují pentózy - lignocelulózové výluhy Bacilus sp. Clostridium sp. Připravená surovina (zápara) obsahuje obvykle všechny potřebné živiny pro kvasinky, chybějící se dodávají (melasa - fosfáty, amonné soli). kvašení klasické - vsádkové kvašení s recyklací kvasinek, kontinuální a imobilizované systémy

biotechnologie DESTILACE Zařízení:záparová kolona - destilace prokvašené zápary lutrová kolona - destilace surového lihu první destilát - surový líh: obsahuje také aldehydy, estery a přiboudlinu rafinace lihu - opakovaná destilace s pečlivým oddělením čistého lihu (azeotrop, ethanol/voda 96/4%) bezvodý alkohol - odvodnění tuhou vodu vázající látkou (CaO, CaCl 2 ) nebo destilací s další složkou (glycerol, benzen)

ETHANOL ETHANOL, C 2 H 5 -OH, LÍH, ŠPIRITUS POUŽITÍ:ALKOHOLICKÉ NÁPOJE POLÁRNÍ ROZPOUŠTĚDLO – CHEMICKÝ PRŮMYSL, TECHNICKÁ PRAXE, FARMACEUTICKÝ A KOSMETICKÝ PRŮMYSL, BIOPALIVO VÝROBA KYSELINY OCTOVÉ, ETHYLACETÁTU, DIETHYLETHERU A DALŠÍCH SLOUČENIN biotechnologie

TOXICKÉ ÚČINKY ETHANOLU LÁTKY FUNGUJÍCÍ JAKO DROGA JEDOVATÁ LÁTKA ZEJMÉNA PRO DĚTI NESTEJNÁ AKTIVITA ALKOHOLDEHYDROGENÁZY U RŮZNÝCH POPULACÍ FASFETÁLNÍ ALKOHOLOVÝ SYNDROM, VZNIKÁ U DÍTĚTE, JEHOŽ MATKA BĚHEM TĚHOTENSTVÍ KONZUMOVALA NEJMÉNĚ 30 g ETHANOLU DENNĚ METABOLISMUS – OXIDACE: ETHANOL → ACETALDEHYD → OCTOVÁ KYSELINA KOCOVINA: ZPŮSOBENÁ ACETALDEHYDEM A DEHYDRATACÍ biotechnologie

DENATURACE LIHU ÚPRAVA ETHANOLU URČENÉHO PRO JINÉ NEŽ POTRAVINÁŘSKÉ ÚČELY (ROZPOUŠTĚDLO, TOPENÍ, DESINFEKCE ) PŘÍDAVKEM LÁTEK, KTERÉ BY VÝRAZNĚ ZNEPŘÍJEMNILY PŘÍPADNOU KONZUMACI. TYTO PŘÍSADY SE DAJÍ JEN OBTÍŽNĚ ODSTRANIT. DENATURUJÍCÍ PŘÍSADY: BENZÍN - LIHOBENZÍN - ROZPOUŠTĚDLO, NA TOPENÍ, ODMAŠŤOVÁNÍ POVRCHŮ SPIRITUS CUM BENZINO – DESINFEKCE VE ZDRAVOTNICTVÍ BITREX – VELMI HOŘKÁ ORGANICKÁ LÁTKA ACETON, PYRIDIN A DALŠÍ DENATONIUM BENZOÁT biotechnologie

METHANOL METHANOL, CH 3 -OH, DŘEVNÝ LÍH VÝROBA: CO + H 2 KATALYZÁTOR Cu, ZnO, Al 2 O 3 ZVLÁŠTĚ NEBEZPEČNÝ JED!!! OD ETHANOLU NENÍ ROZLIŠITELNÝ LIDSKÝMI SMYSLY! V PRŮMYSLU A LABORATOŘÍCH BĚŽNĚ POUŽÍVANÉ POLÁRNÍ ROZPOUŠTĚDLO, ESTERIFIKAČNÍ ČINIDLO VÝSKYT V PŘÍRODĚ: JAKO METHYLESTER V PEKTINECH (POLYMER KYSELINY GALAKTURONOVÉ) A DALŠÍCH PŘÍRODNÍCH LÁTKÁCH PEKTIN: V ROSTLINNÝCH PLETIVECH VE STŘEDNÍ LAMELE, V PLODECH ZRÁNÍM OBSAH KLESÁ → PLOD MĚKNE POUŽITÍ: ŽELÍROVACÍ PROSTŘEDEK biotechnologie

METHANOL V DESTILÁTECH PŘI DESTILACI PROKVAŠENÉHO OVOCE SE PEKTINY (METHYLESTERY KYSELINY GALAKTURONOVÉ) REESTERIFIKUJÍ PŘÍTOMNÝM ETHANOLEM A UVOLŇUJE SE VOLNÝ METHANOL V OVOCNÝCH PÁLENKÁCH JE NORMOU POVOLENÝ OBSAH 0,5% METHANOLU, VÝJIMEČNĚ AŽ 1,2% TOTO MNOŽSTVÍ JE BEZPEČNÉ, PROTOŽE SE KONZUMUJE SPOLEČNĚ S PŘIROZENÝM PROTIJEDEM V PIVU A VE VÍNĚ SE ŽÁDNÉ VÝZNAMNÉ MNOŽSTVÍ METHANOLU NEVYSKYTUJE VĚTŠÍ MNOŽSTVÍ METHANOLU V DESTILÁTU JE VŽDY UMĚLE PŘIDÁNO (KRIMINÁLNÍ ČIN) !!! biotechnologie

OTRAVA METHANOLEM TOXICKÉ DÁVKY: ML:OSLEPNUTÍ ML:SMRTELNÁ DÁVKA PŘÍZNAKY OTRAVY: DO 1 HODINY PO POŽITÍ: ZMATENOST, PORUCHY KOORDINACE NENÍ OPILOST!!! 6-30 HODIN PO POŽITÍ:PORUCHY ZRAKU, ZVRACENÍ, BOLESTI BŘICHA, HLAVY, ZAD, SLABOST, ZMATENOST, BEZVĚDOMÍ METABOLISMUS – OXIDACE: METHANOL → FORMALDEHYD → MRAVENČÍ KYSELINA biotechnologie

OTRAVA METHANOLEM LÉČBA OTRAVY: PROTIJED:ETHANOL – KOMPETITIVNÍ INHIBITOR SPOLEČNÉHO ENZYMU – ALKOHOLDEHYDROGENÁZY, KTERÁ MÁ VĚTŠÍ AFINITU K ETHANOLU V NEMOCNICI: ETHANOL - VYTVOŘENÍ TAKOVÉ KONCENTRACE V TĚLE (KOLEM 1,5 ‰, INFÚZÍ POMOCÍ 10% ROZTOKU ETHANOLU), ABY SE METHANOL NEMOHL OXIDOVAT NA ŠKODLIVÉ PRODUKTY, MEZITÍM ODSTRAŇOVÁNÍ METHANOLU Z TĚLA (DIALÝZA) LAICKY: VYPITÍ 2-4 PORCÍ TVRDÉHO ALKOHOLU ZNÁMÉ KVALITY FOMEPIZOL - INHIBITOR ALKOHOLDEHYDROGENÁZY, BLOKUJE JAKOUKOLIV ČINNOST TOHOTO ENZYMU, POUZE V NEMOCNICI, V ČECHÁCH NENÍ REGISTROVÁN biotechnologie