Sirke Üretim Teknolojisi

SİRKE TEKNOLOJİSİ

Sirke, üzüm ve bünyesinde şeker bulunan diğer yaş veya kurutulmuş meyvelerin veya şıraların çeşitli işlemler uygulanmak suretiyle önce etil alkol sonra asetik asit fermantasyonuna uğraması sonucu veya şarapların asetik asit fermantasyonu ile elde edilen ürünü şeklinde tanımlanır (Üzüm sirkesi, elma sirkesi gibi).
Sirke üretiminde iki aşama vardır. Birinci aşamada; mayalar, anaerobik yolla şekerleri etanole çevirirler. İkinci aşamada; üretilen bu alkol, sirke bakterileri tarafından aerobik koşullarda asetik aside okside edilir. Sirke bakterileri, Acetobacter ve Gluconobacter cinslerine ait türler olup ticari sirke üretiminde yaygın olarak Acetobacter türleri kullanılır.

Asetik asit fermantasyonu:
CH3CH2OH+OH → CH3COOH+H2O
Asetik asit fermantasyonu başlamadan alkol fermantasyonu bitmiş olmalıdır. Sirke bakterileri havanın oksijeni yardımıyla alkolü okside ederek asetik aside çevirir. Kimyasal bakımdan asetik asit fermantasyonu bir oksidasyon (dehidrogenasyon) olayıdır. Asetik asit üretimi bir çok fermentatif bakteri tarafından yapılmakla beraber ticari olarak üretimde özel bir grup bakteri "asetik asit bakterileri" kullanılmaktadır. Asetik asit bakterileri iki grup altında toplanır. Gluconobacter ve Acetobacterler. Asetik asit bakterileri Gram(-) genelde çomak şeklinde fakat değişen morfolojiye sahip, aside toleranslı, aerop kirpikli bakterilerdir. A. pasteurianus, A. aceti ve A. peroxidans sirke yapımında kullanılan türlerdir. Optimum üreme sıcaklıkları, 25-30°C ve optimum üreme pH aralığı ise 5.4-6.3’tür. Etanolün dışında gliserol ve laktatı da karbon kaynağı olarak kullanabilirler.

Asetik asit Biyosentezi : İlk oksidasyon aşamasında etanol, alkol dehidrogenaz enzimi ile asetaldehite oksitlenir. İkinci oksidasyon ise asetaldehit dehidrogenaz enziminin faaliyeti ile asetaldehit hidratın asetik asite oksidasyonudur. Sonuçta 1 mol etanolden 1 mol asetik asit oluşur. Glukonobakterler etanolü sadece asetik asite oksitlerken (tamamlanmamış oksidasyon) Acetobakterler etanolü önce asetik asite daha sonra da oksijen varlığında CO2 ve H2O indirgerler. Sirke üretiminde bu durum asit niceliğini azaltacağından pratikte önem taşır. Glukonobakterler ayrıca glukozu glukonik asite de oksitleyebilirler. Glukonik asit ilaç endüstrisinde kullanılan kalsiyum glukonatın yapımında kullanılır. Doğal sulara sodyum glukonat ilavesi ile de tuz çökelmesi önlenmektedir.

Sirke bakterilerinin çalışmasını etkileyen faktörler:
Alkol: Asetik asit bakterileri %10 ile %14 alkol içeren ortamlarda rahat çalışırlar. Eğer alkol oranı %14’ün üzerinde olursa alkolün asetik aside dönüşmesi tam gerçekleşmez. Diğer taraftan alkol konsantrasyonu çok düşük olursa, üretilen asetik asit sirke bakterileri tarafından karbon kaynağı olarak kullanılarak karbon dioksit ve suya dönüştürülür (aşırı oksidasyon).
%6 -7 alkol konsantrasyonuna dayananlar: A. oxydans, A. xylinum
%9- 11 alkol konsantrasyonuna dayananlar: A. aceti, A. pasteurianum
%11- 13 alkol konsantrasyonuna dayananlar: A. curum, A. schutzenbach
Oksijen: Etil alkolün asetik aside dönüşmesi aslında bir oksidasyon olayıdır. Sirkeleşmenin meydana gelmesi için ortamda bol ve taze oksijen bulunmalıdır. Her 1 g alkolün oksidasyonu için yaklaşık 12 lt hava gerekir.

Sıcaklık: Sirke bakterilerinin çalışması 15°C’nin altında yavaşlar. 5 -10°C aralığında ise çalışamazlar. Sirke bakterilerinin optimum çalışma sıcaklığı 28- 34°C’dir. Mezofilik mikroorganizmalardır. Diğer taraftan asetik asit bakterilerinin fermantasyonu ekzotermik bir olay olduğundan sıcaklık yükselmesi olur.

Asit: Asetik asit bakterileri türden türe değişmekle birlikte %3- 18 arasında asetik asit konsantrasyonuna kadar dayanıklılık gösterir. Ör: A. aceti ve A. pasteurianum %6 aside kadar, A. rances ise %8-9 aside kadar dayanır.

Sirke Üretimi: Sirke üretiminde, alkol elde edilebilen tüm maddeler, nişasta içeren maddeler, hammadde olarak kullanılabilir. Sirke ülkemizde daha çok üzümden yapılır. Bununla birlikte Amerika da elma sirkesi Kanada da malt sirkesi kullanımı yaygındır. Dünyada sirke yapımında kullanılan ham maddeler şunlardır: Şarap, taze ve kuru üzüm, yaş ve kuru meyveler, malt, şeker şurupları, bal, çeşitli hububat, yabancı ot tohumlarının tatlı üsareleri ve meyveleri vb.
Sirke yapımında yavaş (basit yavaş, orleans yöntemi ve pastör yöntemi haftalar – aylar alabilir), hızlı (jeneratör yöntemi ve daldırmalı, 20 saat- 3 gün sürer) olmak üzere iki farklı yöntem kullanılır. Şaraptan sirke yapılacaksa şarabın en az %11-12 alkol içermesi gerekir. Sirke yapımından hemen önce alkol oranı seyreltilerek %7-5,5’e düşürülür. Üretilen sirkede asetik asit oranı en az %5 olmalıdır.

Yavaş Yöntem (Kesikli/Geleneksel Yöntem): Önce hammaddede alkol fermantasyonu gerçekleştirilir. Alkol oranı %13 düzeylerine çıktığında, asetik asit bakterileri sıvı yüzeyde gelişerek bir zar oluşturur (sirke anası). Yüzeyde oluşan sirke anası etil alkolün asetik aside dönüşmesini gerçekleştirir. Bu yöntemle oldukça yavaş sirke üretilir. Ama üretilen sirkenin kalitesi oldukça yüksektir. Tahta fıçı veya kaplar kullanılır. Sirkeleşme uzun sürer ve üretim oranı da oldukça azdır. Bununla birlikte iyi kalitede yüksek aromalı sirke elde edilmektedir.
200-300lt hacimlerinde fıçılar kullanılır. Şarap yüzeyinden 3- 5 cm üstte veya fıçının 2/3 oranında üst kısmında 2-3 cm çapında delikler açılır. Deliklere tülbent konur. Üst deliğe de sapı şarap içine uzanan huni konur. Fıçıya tahta musluk takılır. Fıçının yarısına kadar şarap konur. Bu şaraba 1/3- ¼ oranında pastörize edilmemiş keskin sirke konur. 28- 30°C’de sirkeleşmeye bırakılır. Bir süre sonra sıvının yüzeyinde zar oluşur. Üretilen asetik asit alkolden daha yoğun olduğundan fıçının dibine çöker. Alkol sürekli sirke anasıyla temas halindedir. Sirkeleşme devam eder ve 6-8 hafta sonra tamamlanır.
Sirkeleşmenin sona erdiği sirke anasının kendiliğinden dibe batmasıyla anlaşılır.

Orleans Yöntemi: Orleans metodunda 220-230 litrelik fıçılar kullanılır. Yatayına birbiri üzerine yerleştirilirler. Ön çeperin üst tarafında iki delik bulunur. Çapı 6-7 cm olan, göz denilen bu deliklerden biri şarabı doldurmaya ve sirkeyi boşaltmaya yarar. İkincisi hava deliğidir, tapa denir. Fıçılarda, sirkeleştirme için içinde bolca sirke bakterisi bulunan 8 derecelik 150 litre sirke hazırlanır, buna her 8 günde bir 10 lt şarap katılır, sıvı seviyesi gözün 5 cm altına çıkana kadar devam edilir. 15 gün sonra sirkeleşme tamamlanır, fıçıdan 10 lt sirke çekilir ve 10 lt şarap konur.

Pastör Yöntemi: Esası yavaş usuldeki fıçıları üst üste koymak ve borularla bağlamak suretiyle kontinu hale getirmektir. Bir devirde şarabın sirkeye dönüştürülmesi sağlanır.

Jeneratör Yöntemi: Ülkemizde üretilen sirkelerin bir bölümü bu yöntemle üretilmektedir. Sirke bakterilerine geniş yüzey sağlamak amacıyla fermantör içine yonga, taneleri alınmış mısır koçanı parçaları, vs kullanılır. Sirkeleştirilecek şarap bu geniş yüzey üzerinden yayılıp yavaş yavaş akarken bu geniş yüzeye yerleştirilmiş sirke bakterileri tarafından sirkeleştirilir. Gereksinim duyulan bol havada kabın kenarlarında açılan deliklerden karşılanır. Bu yöntemde üretim tankının üst bölümünden alkollü sıvı püskürtülür. Tankın orta kısmında içersinde asetik asit bakterilerinin bulunduğu odun talaşı vardır. Tankın en alt bölümünde ise oluşan sirke toplanır. Bu jeneratörlerin çapları 0,8-3 m ve yükseklikleri 2m- 12m arasına olabilir. Genellikle 1m çapına ve 2 m yüksekliğindedir. Birkaç tanesi yan yana da kurulabilir. Dolgu maddelerine asetik asit bakterilerinin tutturulması için dolgu maddesinden birkaç kez keskin sirke geçirilir. Veya kap hava delikleri kapatılarak sirke ile doldurulur. Dolgu maddesine sirke bakterilerinin yerleşmesinden sonra (7- 10 gün sürer) fıçının üst kısmından alkollü madde aralıklarla akıtılır. Yağmur gibi geniş bir yüzeye dökülen alkol aşağıya doğru akarken sirke bakterileri tarafından sirkeleştirilir. Jeneratör sisteminde sirke iki yöntemle elde edilir. Birinci yöntemde sirkeye dönüştürülecek şarap % 3-3,5 asit içerecek şekilde veya yarı yarıya sirke ile karıştırılır. Bu karışımın jeneratörden bir kere geçirilmesiyle sirkeleşme tamamlanır. Asit oranı % 5-6 ya yükselir. Diğer yöntem de ise şarap aynı jeneratörden birkaç defa veya 2-3 jeneratörden sırayla geçirilerek asit miktarını istenilen orana yükseltir. Jeneratör yönteminde 1m3 olgu materyali günde 2,5-3 litre saf alkolü okside eder.

Jeneratör yöntemi jeneratörün altında toplanan henüz sirkeleşmesi tamamlanmamış şarabı alıp bir motor yardımıyla tekrar jeneratörün üzerinden sisteme verilmek suretiyle sürekli sistem haline getirilebilir (Frings jeneratörü) bu yöntemle sirke verimi de artar ve daha kısa sürede sirke üretimi mümkün olur.

Daldırma (Submers) Yöntemi: Bu yöntemde dolgu maddeleri olmaksızın asetik asit bakterileri substratın içinde çoğalırlar. Bu yöntemde sirke üretimi jeneratör yöntemine göre 30 kez daha hızlı olmaktadır. Fermantasyon 24- 29°C arasında, %8- 12 arasında alkol içeren ortamda sürekli karıştırılarak Acetobacter kültürü ile gerçekleştirilir. Fermantasyon sıvının yüzeyinde değil iç kısmında meydana gelir. Fermantasyon sırasında ortama kontrollü şekilde oksijen verilir. Bu yöntemde soğutucu boru tertibatı olan fermantörler kullanılır. Fermantör aside dayanıklı, paslanmaz çelikten, tahtadan veya sentetik materyalden yapılmıştır. Üzerinde sıcaklık, pH, alkol ve hava miktarını kontrol eden sistemler vardır. Bu yöntemle kısa zamanda çok yüksek oranlarda sirke yapılabilir. 24 saatte %4-6 asitli 5-10 ton sirke bu yöntemle yapılabilir. Dolgu materyali kullanılmadığından dolgu materyalinden kaynaklanan sorunlar yaşanmaz

Sirke yukarıda anlatılan metotlara göre üretildikten sonra dinlendirmeye bırakılır. Sirkede kalan %0,5-1 alkol asitlerle birleşerek esterleri meydana getirir. Dinlendirme aşamasında dayanıklılığı artırmak için 50-75mg/lt düzeyinde kükürtleme yapılır. Durultma işlemi için eskiden bez torbalar kullanılmakta idi ancak günümüzde ultrafiltrasyon uygulanmaktadır. Filtrelerin gözenek çapı 0,2mikrondur. Bu işlemden sonra pastörizasyon veya sterilizasyona gerek kalmaz. Son üründe asitlik %4, kül miktarı 0,8g/l ve alkol miktarı %0,1 dolaylarındadır.