Co ten cukier

Woda, cukry, kwasy, garbniki (taniny), aminokwasy, pektyny, witaminy, związki azotowe, mikroorganizmy – to wszystko, oraz pewnie jeszcze setka innych składników śladowych, znajduje się w naturalnym soku jabłkowym.

Proporcje tych składników są różne – dużo zależy od gatunku jabłek, ale również w obrębie jednego gatunku sporo może się zmienić w zależności od miejsca, sposobu pielęgnacji, czy też pogody w danym sezonie.

Cukry, kwasy i garbniki to Wielka Smakowa Trójka, mająca decydujący wpływ na ostateczny charakter cydru. Cukry przekładają się na docelową ilość alkoholu, kwasy sprawiają że cydr jest świeży i rześki, zaś garbniki dają cierpkość, goryczkę oraz mniej uchwytne cechy takie jak struktura czy posmak.

Na początek biorę się cukry: ile ich jest, jak się je mierzy, no i ile będzie tego alkoholu.

Cukry stanowią ~80% wszystkich rozpuszczonych w soku składników. Dominuje fruktoza, ale również sporo jest sacharozy i glukozy. Pozostałe cukry albo występują w ilościach śladowych, albo są niefermentowalne, w związku z czym mnie nie interesują :-).

Dokładnej zawartości cukrów fermentowalnych w soku nie da się zmierzyć w warunkach nie-laboratoryjnych. Ale można ją oszacować na podstawie ciężaru właściwego soku.

Ciężar właściwy oznacza się zwykle skrótem SG, od angielskiego specific gravity. Jest to stosunek gęstości cieczy do gęstości wody o tej samej temperaturze:

SG = ρ / ρw

ρw jest znane, można je odczytać z tabeli:

Tabela 1 – Gęstość wody
gestosc_wody

Znając ciężar właściwy jakiejś cieczy wiemy ile waży jej litr – i właściwie tyle tylko wiemy. Przykładowo jeśli mamy sok jabłkowy o SG 1,060 i temperaturze 20oC, to znaczy że gęstość tego soku wynosi ρ = SG * ρw, a jego litr waży ρ * 1l, czyli 1058g. To bynajmniej nie znaczy że w tym soku rozpuszczone jest 60g (1058g-998g) substancji! Te substancje mają pewną objętość V, więc w litrze naszego soku jest 1-V wody o znanym ciężarze właściwym, oraz nieznane V substancji o równie nieznanym ciężarze właściwym. Bez znajomości proporcji nic więcej nie zwojujemy.

Na szczęście każda szanująca się publikacja o cydrze zawiera tabelę, z której można wyczytać ile gramów fermentowalnych cukrów znajduje się w litrze soku o danym ciężarze właściwym. Tabele te zawierają dane empiryczne, otrzymane w wyniku badań prowadzonych z użyciem różnych gatunków jabłek, w różnych okresach (nawet z XIXw.), w różnych krajach – w związku z czym są między nimi pewne różnice, choć nie są to różnice duże. Wartości w tabelce poniżej są wynikiem uśrednienia danych z kilku źródeł.

Tabela 2 – Zawartość cukrów fermentowalnych w soku jabłkowymsg_cf

Warto zaznaczyć że tabela mówi nam o zawartości fermentowalnych cukrów – nie o całkowitej ilości zawartych w soku substancji. Ile jest tych substancji w sumie – tego na tym etapie nie wiemy.

Zakres wartości SG w przypadku soku jabłkowego przeznaczonego na cydr to 1,045 – 1,075. Nie powinno się robić cydru z soku o SG poniżej 1,045 ponieważ wynikowa zawartość alkoholu będzie zbyt mała i nie zapewni odpowiedniej konserwacji cydru podczas przechowywania. Górna granica wynika się stąd, że to jest praktycznie najsłodszy sok jaki można naturalnie uzyskać z jabłek, nie dosładzając.

Areometr (Hydrometr)

SG najprościej zmierzyć areometrem. To proste w użyciu urządzenie które umieszcza się w soku, a poziom do jakiego się zanurzy wyznacza wartość SG. Brzmi to nieskomplikowanie, jednak warto mieć na względzie kilka kwestii.

Areometry przystosowane są do pomiaru SG w określonej temperaturze. Przeważnie jest to 20oC, ale zdarzają się również areometry skalibrowane do pomiaru 60oF (15,6oC). Jeśli nie ma możliwości przeprowadzenia pomiaru w danej temperaturze, wynik trzeba skorygować. Wartość korekcji zależy nie tylko od różnicy temperatur, ale również od tego do jakiej temperatury został skalibrowany areometr.

Tabela 3: Korekta odczytu SG dla areometru skalibrowanego do 20okorekta_20

Tabela 4: Korekta odczytu SG dla areometru skalibrowanego do 60oF (15,6oC)korekta_15_6

Patrząc na zanurzony areometr, pojawia się wątpliwość z którego konkretnie miejsca należy odczytać wynik – powierzchnia wody na styku z szyjką nie jest równa, tworzy się menisk skierowany ku górze:

Menisk przy pomiarze areometrem
Zdjęcie 1 – Menisk przy pomiarze areometrem

W przypadku większości areometrów wynik odczytuje się na poziomie wody, ignorując menisk. Ale akurat moje areometry mają kawa na ławę napisane (mniejszy w instrukcji, większe nawet na szyjce), żeby wynik odczytywać u szczytu menisku. Menisk nie jest zaniedbywalny – obejmuje zwykle kilka kresek na skali, tak więc odczytanie w złym miejscu może spowodować błąd nawet rzędu kilku punków 0,001, zależnie od tego jaką rozdzielczość ma dana skala.

Skale w areometrach mają różną dokładność. W jednych odczytamy wynik z rozdzielczością np. 0,002, zaś w naprawdę dokładnych kreski na skali są co 0,0002. Ze względów praktycznych, szyjka areometru nie może być zbyt długa, więc im większy zakres wartości umieszczony jest na skali, tym dokładność automatycznie jest mniejsza. Uniwersalne areometry zwykle obejmują zakres wartości SG od 1.000 (lub ciut poniżej) do 1.160 – to za dużo, w przypadku cydru wykorzystamy jedynie fragment. Żeby zwiększyć dokładność, robi się areometry pokrywające jedynie wybrany zakres:

różne rodzaje areometrów
Zdjęcie 2 – Różne rodzaje areometrów

Z tymi areometrami ze zdjęcia zamysł jest taki, że ten o zakresie wartości 1,030-1,060 będzie mi służył do pomiaru zawartości cukru w soku, a ten 1,000-1,030 do monitorowania przebiegu fermentacji. Zobaczymy czy tyle wystarczy.

Dokładne areometry, mimo że mają wąskie zakresy wartości, są sporo dłuższe (~30cm) i grubsze (~3cm) od uniwersalnego. Żeby dokonać pomiaru potrzeba cylindra miarowego, który będzie odpowiednio wysoki i odpowiednio szeroki. O ile do areometru uniwersalnego wystarcza cylinder o pojemności 200ml, o tyle do tych dokładnych potrzeba cylindra aż 500ml – a i nie wszystkie takie są wystarczająco wysokie.

Brix

Niektóre areometry nie są wyskalowane w SG, tylko podają wartości zgodnie ze skalą Brix [oBx]. Balling (Blg), Brix, Plato to zasadniczo to samo – Balling był pierwszy, Brix zrobił drobne poprawki, Plato zwiększył precyzję – różnice między tymi skalami są dla naszych zastosowań znikome i nie ma potrzeby w nie wnikać.

Brix służy do pomiaru zawartości sacharozy rozpuszczonej w wodzie, w procentach masy. Roztwór wody z cukrem o całkowitej masie 100g, w którym jest rozpuszczony 1g sacharozy, ma 1oBx.

Zależność między Brix i SG jest znana i można ją znaleźć na przykład w tej tabeli.

W tabeli można również znaleźć odpowiadającą danemu SG zawartość sacharozy, chociaż znając SG i odpowiadającą wartość Brix można wyliczyć korzystając ze wzoru:

msacharozy w 100ml = Brix * SG * ρw / 1000

Otrzymanej zawartości sacharozy nie można bezpośrednio przełożyć na zawartość cukru w soku jabłkowym: sacharoza jest u nas w mniejszości, a poza tym oprócz cukrów w soku rozpuszczonych jest dużo innych substancji.

Nie jest to jednak informacja bezużyteczna – podaną zawartość sacharozy można wykorzystać do zobrazowania całkowitej zawartości wszystkich rozpuszczonych w soku substancji. Te substancje nie koniecznie mają taki sam wpływ na gęstość roztworu jak czysta sacharoza, więc formalnie nie posługujemy się tutaj dokładnie ich masą tylko masą ekwiwalentu sacharozy, ale to niczemu nie przeszkadza. Tabelę 2 możemy teraz uzupełnić o kolejne wartości:

Tabela 5 – Zwartość substancji rozpuszczonych w soku jabłkowym
sg_bx

Warto zwrócić uwagę, że fermentowalne cukry, w całym interesującym nas zakresie, stanowią 82-83% wszystkich rozpuszczonych w soku substancji.

Refraktometr

Do pomiaru zawartości cukru w soku można alternatywnie użyć refraktometru:
IMG_7048
Zdjęcie 3 – Refraktometr

Używa się go tak, że na szybkę z przodu dajemy kroplę soku i zamykamy klapkę żeby równomiernie rozprowadzić płyn na szybce:
IMG_7050

IMG_7051

IMG_7052
Zdjęcie 4 – Pomiar refraktometrem

Następnie, przez wziernik po drugiej stronie (jak w lornetce), odczytujemy wynik – widać tam skalę, pod którą część tła jest biała, część niebieska, patrzymy co pisze na skali w miejscu gdzie kolory tła łączą się ze sobą, i już wszystko wiemy.

Refraktometry są zwykle wyskalowane w Brix. Warto zwrócić uwagę na zakres wartości Brix jaki obsługuje dany refraktometr. Popularne są refraktometry o zakresie 0-32, ale to jest dużo za dużo – wystarczy taki o zakresie 0-18. Tak wygląda skala takiego refraktometru:

refraktormetr_woda
Zdjęcie 5 – Skala refraktometru

Tutaj konkretnie mierzę Brix wody i widać, że zmiana koloru następuje na wysokości zera. Patrząc na to zdjęcie można dojść do wniosku że to się do niczego nie nadaje – ale tak nie jest! W praktyce wygląda to wyraźnie – to znaczy całe tło powyżej zera jest niebieskie i linia przejścia nie jest rozmyta, ale mój aparat długo nie mógł zrozumieć co od niego chcę, i dopiero użycie szkła powiększającego 🙂 umożliwiło mi zrobienie tego arcydzieła.

Ten refraktometr ma nominalną dokładność 0,1oBx, ale mimo niewielkiego zakresu kreseczki dziesiętne są bardzo blisko siebie. Trzeba się dobrze wpatrzyć żeby odczytać wynik z taką dokładnością, szczególnie że kolory przechodzą jeden w drugi na pewnym odcinku i nie zawsze jest do końca jasne czy odczytu należy dokonać na tej konkretnej kreseczce czy może dwie dalej. Nie zmienia to faktu, że używając takiego refraktometru można z powodzeniem odczytać wartość Brix z dokładnością do powiedzmy 2-3 kresek dziesiętnych Brix, a to przekłada się na dokładność rzędu 0,001 SG – czyli porównywalnie z tym co można osiągnąć za pomocą standardowych areometrów.

Ogromną zaletą refraktometru jest to, że wystarczy tylko kropla soku. Wadą natomiast jest że jego przydatność kończy się w momencie jak ruszy fermentacja, ponieważ zawartość alkoholu zaburza pomiar – także nie można go używać do monitorowania jej przebiegu. Tu akurat mam chytry plan i zamierzam spróbować znaleźć zależność umożliwiającą wyliczenie „prawdziwego” Brix na podstawie wyniku pomiaru podczas fermentacji, ale to będzie wymagało sporo próbek – także w swoim czasie.

W następnym odcinku

Od znajomości zawartości fermentowalnych cukrów w soku już tylko krok do określenia przewidywanej ilości alkoholu jaką otrzymamy w cydrze. Ale o tym, jak również o monitorowaniu SG podczas procesu fermentacji, będzie następnym razem.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *