Техника и технология бродильных производств

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации 
Федеральное государственное бюджетное образовательное  
учреждение высшего образования  
«Самарский государственный аграрный университет» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Техника и технология 
бродильных производств 
 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Кинель 2023 
 
 

УДК 663(075) 
ББК 36.87я7 
Т38 
 
Рекомендовано учебно-методическим советом Самарского ГАУ 
 
Рецензенты: 
В. А. Милюткин, профессор кафедры «Технология производства и экспертиза продуктов из растительного сырья», ФГБОУ ВО Самарский ГАУ 
д-р техн. наук,, 
Д. В. Зипаев, доцент Высшей биотехнологической школы, ФГБОУ ВО 
«Самарский государственный технический университет», канд. техн. наук 
 
Авторы: 
Кузьмина С. П., Макушин А. Н., Волкова А. В.,  
Праздничкова Н. В., Блинова О. А. 
 
 
Т38           Техника и технология бродильных производств : учебное пособие / С. П. Кузьмина, А. Н. Макушин, А. В. Волкова [и др.]. – 
Кинель : ИБЦ Самарского ГАУ, 2023. – 116 с. 
ISBN 978-5-88575-731-7 
 
Учебное пособие предназначено для бакалавров, обучающихся по 
направлению подготовки 35.03.07 «Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции», профиль «Хранение и переработка сельскохозяйственной продукции», и включает теоретический материал для освоения курса. Пособие позволяет сформировать у студента 
комплексное представление о построении основных технологических 
процессов производства солода, пива, кваса, вина, спирта и ликероводочных изделий, предъявляемых требованиях к сырью и готовой продукции, 
классификацией, устройством, особенностями эксплуатации применяемого оборудования. 
УДК 663(075) 
ББК 36.87я7 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-88575-731-7                                   © ФГБОУ ВО Самарский ГАУ, 2023 
 
 
2 

Предисловие 
 
К бродильным производствам относят производства, основанные на процессе брожения, связанные общностью применяемого сырья и характером технологических процессов. Основными, в 
этой группе производств, являются производства пива, спирта, 
вина и кваса. Сюда же относят производство солода и дрожжей. 
Главным процессом в технологии этих производств является 
брожение. Под брожением понимают процесс обмена веществ, при 
котором в органическом субстрате происходят изменения под действием ферментов микроорганизмов. В большинстве случаев эти 
биохимические процессы организуются с помощью применения 
дрожжей. (При производстве кваса применяют и молочнокислые 
бактерии). 
Учебное пособие включает теоретический материал для освоения курса: рассматриваются основные положения и современные 
тенденции развития науки о бродильном производстве, сырье и 
материалы бродильных производств, технология производства солода и специальных солодов, технологические основы производства пива, особенности производства кваса, вин, спирта, водки и 
ликероводочных изделий, а также принцип работы и схемы применяемого оборудования. Позволяет сформировать у студента 
комплексное представление о теоретических основах бродильных 
производств, а также требований к качественным показателям готовой продукции.  
 
 
3 

1. Сырье и материалы бродильных производств 
 
Для производства спирта наиболее распространенным сырьем 
являются картофель, зерновые культуры (пшеница, рожь, кукуруза, ячмень, овес и т.п.), сахарная свекла и побочный продукт сахаропроизводства – меласса. На операциях осахаривания используется солод, ферментные препараты. Для побуждения процесса 
брожения применяют дрожжи. К воде для технологических целей 
в спиртопроизводстве предъявляют те же требования, что и к питьевой воде. Жесткость ее не должна превышать 7 мг·экв/л. Природную воду, не удовлетворяющую этим требованиям, подвергают 
обработке: фильтруют, обеззараживают и смягчают содовоизвестковым или ионитовым способом. 
Для производства пива основным сырьем являются ячменный 
солод, вода и хмель. 
Солод получают путем проращивания зерна ячменя пивоваренных сортов, на специальных производствах – солодовнях. Для 
пивоварения наиболее пригоден двухрядный яровой ячмень сортов: Волгарь, Винер, Московский, Романтик, Юлия и т.д. 
Особые требования в пивоварении предъявляют и к воде. 
Наиболее пригодными считаются артезианские воды, залегающие 
на значительной глубине, не подвергающиеся воздействиям внешней среды и поверхностных стоков. Они биологически чисты и 
обладают постоянным солевым составом. 
Вода для производства пива должна иметь общую жесткость 
не более 4 мг·экв/л, содержание железа, марганца, алюминия не 
более 0,1 мг/л и общую щелочность не более 2 мг·экв/л. 
Хмель – двудомное растение, женские соцветия которого 
(шишки) применяют в пивоварении. Применяют хмель непосредственно в виде шишек, прессованных брикетов, хмелевых порошков и экстрактов. 
В пивоварении для проведения брожения используют специальные пивоваренные расы дрожжей и их гибриды.   
В зависимости от сортов пива рецептурой предусмотрено внесение добавок: некоторого количества несоложенных зерновых 
продуктов, рисовой сечки, ячменной муки, сахара. 
Для производства кваса в качестве основного сырья используют зерно ржи. Большую часть зерна ржи подвергают солодоращению и только некоторую часть применяют в виде муки. При приго4 

товлении концентрата квасного сусла используют ржаную хлебопекарную муку обойного помола и ячменный солод для осахаривания. 
Кроме того, добавляют кукурузную муку крупного помола. 
В производстве кваса применяют сухие технически чистые 
культуры дрожжей расы М, а также рас 131-К, С-2, хлебопекарные 
и винные дрожжи рас Киевская, Днепропетровская 6, Штейнберг 6 
и др., используют молочнокислые бактерии рас 11 и 13. Кроме того, для приготовления кваса необходимо определенное количество 
сахара, а для ряда сортов – колера, лимонной кислоты, аскорбиновой кислоты и т.п. 
В производстве вина основным сырьем является виноград. 
Однако виноград не является самой распространенной культурой, 
произрастающей на территории нашей страны. В тоже время, для 
приготовления вин пригодно большинство плодов и ягод: яблок, 
рябины, вишни, сливы, земляники, малины, смородины, брусники, 
ежевики и т.п. Поэтому большое значение имеет и это сырье, из 
которого производят, так называемые, плодово-ягодные вина.  
К числу видов основного сырья в виноделии относят также 
воду и сахар. При производстве крепленых вин используют спиртректификат. В процессе брожения применяются винные дрожжи 
чистой культуры. 
По своему химическому составу все виды сырья бродильных 
производств подразделяются на основные группы (табл. 1). Сырьем для многих бродильных производств является вода. 
Таблица 1 
Классификация сырья бродильных производств 
Среднее содержание  
Группа 
Сырье 
сбраживаемых  
веществ, % 
Сырье, содержащее сахар 
Сахарная свекла  
Меласса 
17-18 
45-50 
Сырье содержащее крахмал 
Картофель 
Зерновые культуры 
17-18 
47-50 
Сырье, содержащее целлюлозу Отходы деревообрабатывающей промышленности 
- 
 
Сахарная свекла 
Сахарная свекла относится к группе корнеплодов семейства 
маревых. Сахарная свекла – растение двухлетнее. В течение первого 
года развития из семени вырастают корень и листья без цветов  
5 

и семян. Во втором году из высаженных весной в землю корней 
вновь вырастают листья, образуются стебли, на которых развиваются цветы и затем созревают семена. 
Для производства сахара и спирта применяют исключительно 
корни первого года развития свеклы. Корень свеклы делится на 
три части: верхнюю часть  головку, несущую на себе листья; собственно корень; хвостик, т.е. нижнюю часть корня. Корень свеклы 
состоит из большого количества микроскопически малых клеток 
различного вида, которые различают: 
1. клетки, образующие верхнюю кожицу свеклы (эпидермис)  
непроницаемые для влаги, защищающие нежные внутренние клетки от внешних воздействий; 
2. клетки, образующие сосудистые пучки, по которым влага 
из почвы доставляется листьям, а сок из листьев направляется в 
корень; 
3. основная клеточная ткань  паренхима  составляет большую 
часть свекловичного корня. Эти клетки собирают и сохраняют питательные вещества, получаемые в избытке при росте растения как 
запас для развития растения в следующем году. Они содержат сахар в клеточном соке. Клетки паренхимы имеют наружную оболочку; внутри клетки расположены ядро, протоплазма и вакуоли. 
Последние представляют собой полости, в которых находится клеточный сок. В соке растворены сахароза и другие вещества. 
Средний химический состав сахарной свеклы (%): вода  75, 
сухие вещества  25, в том числе сахароза – 17,5, инвертный сахар – 
0,1, раффиноза – 0,01–0,03, целлюлоза – 1,2, гемицеллюлоза – 1,1, 
пектиновые вещества – 2,4, азотистые вещества – около 1. 
 
Меласса 
Меласса (кормовая или свеклосахарная патока) – отход свеклосахарного производства. Выход мелассы составляет 3-5 % от 
количества переработанной свеклы. Средний химический состав 
мелассы (%): вода – 18-25, сухие вещества – 75-82, в том числе 
сахароза – 45-50, инвертный сахар – около 1, раффиноза – около  
1-2, несбраживаемые вещества (несахара) – 35-40. 
Натуральная меласса благодаря высокому содержанию сахарозы стойка при хранении и не бродит, микроорганизмы находятся в 
ней в недеятельном состоянии. Микрофлора мелассы состоит из диких дрожжей, дрожжеподобных грибков (торула) и бактерий: лейконостоков, диких молочнокислых и уксуснокислых бактерий и др. 
6 

Картофель 
Картофель – распространенное сырье спиртового производства. На ряде спиртовых заводов картофель подвергают комбинированной переработке на спирт и крахмал (рис. 1). 
 
 
      а         б                                                  в 
 
Рис. 1. Строение клубня картофеля 
а  клетки, не содержащие крахмала; 
 б  клетки, содержащие небольшое количество крахмала;  
в  клетки, наполненные крахмальными зернами. 
 
Картофель относится к группе клубнеплодов. Клубни картофеля снаружи покрыты кожурой (эпидермисом). Кожура имеет 
небольшие углубления, внутри которых находятся почки (глазки). 
Под кожурой находится тонкий пробковый слой клеток, защищающих клубень от потерь влаги. 
Клубень состоит из отдельных клеток неправильной формы. 
Клетки, находящиеся непосредственно под пробковым слоем, состоят из белковых веществ и не содержат крахмала. По мере приближения к середине клубня содержание крахмала в клетках увеличивается. Крахмал в клетках находится в виде зерен, которые у 
различных культур имеют различную форму. Крахмальные зерна 
картофеля состоят из слоев, имеющих вид эксцентричных окружностей. 
Химический состав картофеля непостоянен, он зависит от 
сорта, условий произрастания, характера удобрений и других причин. Средний химический состав картофеля (%): вода – 75; сухие 
7 

вещества – 25, в том числе безазотистые экстрактивные вещества – 
20,8; азотистые вещества – 2,0, клетчатка – 1, минеральные вещества – м1,0, другие вещества – 0,2. 
Основную часть безазотистых экстрактивных веществ составляет крахмал, содержание которого в картофеле главным образом 
зависит от его сорта. Раннеспелые столовые сорта содержат  
12-15% крахмала, среднеспелые – 15-18%. Сахара в картофеле менее 1%. Крахмал и сахар являются исходными веществами при 
получении спирта. 
Технические сорта картофеля, перерабатываемые спиртовыми 
заводами и характеризуемые высоким содержанием крахмала, делятся на три основные группы: 1) ранние ракоустойчивые: Октябренок, Царниковский, Бородянский и др.; 2) среднеспелые ракоустойчивые: Победа, Катюша, Придеснянский и др.; 3) позднеспелые ракоустойчивые: Остботе, Минский, Икар, Воловецкий, Древлянка, Зарево и др. 
 
Зерновые культуры 
Зерновые культуры занимают значительный удельный вес 
среди сырья бродильных производств. В пивоваренной промышленности ячмень является основным сырьем. В спиртовой промышленности перерабатывают кукурузу, ячмень, овес, просо, 
рожь. 
Различные зерновые культуры могут иметь различную форму, 
но состоят из одинаковых анатомических частей. Если зерно, 
например ячменя разрезать вдоль, то можно различить оболочку, 
мучнистое тело (эндосперм) и зародыш. Снаружи зерно покрыто 
прочной мякинной оболочкой, под которой находятся сросшиеся 
между собой плодовая и семенная оболочки. Непосредственно 
подоболочками находится слой крупных толстостенных клеток, 
которые содержат белковые вещества, жир и минеральные вещества. Этот слой называется алейроновым. Основная масса зерна 
приходится на мучнистое тело, состоящее из отдельных клеток, 
внутри которых находятся крахмальные зерна и некоторое количество белков. Содержание крахмала увеличивается по мере удаления от алейронового слоя. Эндосперм служит источником питательных веществ, необходимых зародышу при его развитии. Сбоку 
у нижнего конца зерна расположен зародыш, из которого развивается растение: корешки, стебли и листья (табл. 2). 
8 

Таблица 2 
Химический состав зерновых культур 
Культура 
Жир,% 
Вода, % 
стость,% 
КрахмалиАзотистые 
вещества,% 
вещества, % 
Клетчатка,% 
вещества,% I 
Безазотистые 
Минеральные 
экстрактивные 
Ячмень 
65,7 
11,8 
2,3 
4,4 
2,8 
46,0 
12,0 
Кукуруза 
69,2 
10,6 
4,3 
2,0 
1,4 
51,3 
13,5 
Овес 
58,5 
10,9 
4,7 
9,5 
3,4 
36,9 
13,0 
Просо 
59,0 
11,3 
4,2 
8,9 
3,6 
45,9 
13,0 
Рожь 
68,3 
12,5 
2,1 
2,2 
1,9 
47,9 
13,0 
 
Между эндоспермом и зародышем находится слой клеток, 
называемый щитком. В клетках щитка находятся витамины и здесь 
во время прорастания зерна в первую очередь проявляют свое действие ферменты. Щиток передает питательные вещества от эндосперма к зародышу. Из безазотистых экстрактивных веществ основную ценность в бродильных производствах представляют углеводы: крахмал, сахара, декстриноподобные вещества. Под действием ферментов солода и дрожжей эти вещества превращаются 
в спирт (рис. 2). 
 
Рис. 2. Строение ячменного зерна (продольный разрез): 
1 – зародыш стебля; 2 – зародыш листа; 3 ¬ зародыш корня; 4 – щиток;  
5 – слой эпителия; 6 – эндосперм; 7 – пустые израсходованные клетки;  
8 ¬ алейроновый слой; 9 – оболочка семени; 10 – оболочка зерна;  
11 – мякинная оболочка 
9 

Хранение растительного сырья должно обеспечить его сохранность на период использования в производстве, не допускать 
его порчи и потерь ценных веществ. В зависимости от состава сырья и его морфологических особенностей применяют различные 
способы хранения: в буртах, кагатах, зернохранилищах и др. Корни свеклы, клубни картофеля, зерна злаков при хранении проявляют жизнедеятельность. Дыхание является основным биохимическим процессом. 
При дыхании происходит ферментативное разложение углеводов, содержащихся в сырье. Небольшое количество крахмала в 
зерне или картофеле превращается в глюкозу, а часть сахарозы в 
сахарной свекле – в инвертный сахар, смесь глюкозы и фруктозы. 
Учитывая эти процессы, и выбирают методы хранения и соответствующие параметры. 
 
Хмель 
Хмель применяют при производстве пива и браги для придания напиткам специфического аромата и горького вкуса, а также 
для повышения их стойкости при хранении. Хмель – это многолетнее вьющееся растение.  
В пивоварении используют женские соцветия хмеля – шишки. 
Шишки состоят из 40-60 прилистников и кроющих листков, которые расположены вокруг стебля. У созревшего хмеля стебель и 
внутренняя часть листьев покрыты блестящими мелкими зернышками желто-зеленого цвета, которые называются лупулином. Лупулин содержит в себе те ценные составные части, которые придают пиву аромат, горечь, повышают его стойкость при хранении, 
способствуют образованию стойкой пены. 
Химический состав хмеля. К ценным для пивоварения составным частям хмеля относятся горькие, ароматические и дубильные вещества. В состав веществ входят α- и β-горькие кислоты, α- и β-мягкие смолы и γ-твердые смолы. Содержание горьких 
веществ в хмеле колеблется от 10 до 20%. Горькие кислоты и мягкие смолы придают пиву специфическую приятную горечь и препятствуют развитию микроорганизмов. Твердые смолы имеют небольшую очень грубую и неприятную горечь. В воде твердые смолы нерастворимы. При длительном хранении хмеля горькие кислоты превращаются в мягкие смолы, а затем – в твердые смолы и, 
следовательно, качество хмеля ухудшается. 
10