Методы получения алкоголя. Брожение.
Никто не знает кто именно и когда конкретно узнал о первом алкогольном открытии, потому что появление спиртного — это стечение обстоятельств. Люди просто случайно обнаружили, что испорченные сахаросодержащие продукты оставляют после себя одурманивающий эффект, который очень нравится человеку.
А вот то, что человек смог создать из этих находок целое ремесло и в какой-то степени искусство, это уже следствие людских умений, опыта и навыков. Другими словами, люди смогли из случайного открытия сделать своими руками целую науку.
Какие методы производства алкоголя нам известны:
- Брожение;
- Дистилляция;
- Купажирование;
- Выдержка;
- Мацерация.
Брожение
Еще очень давно человечество обнаружило, что любой выжатый из фруктов или ягод сок, даже если его оставили плотно закупоренным в сосуде, в скором времени начинает видоизменяться. Внешне это выглядит примерно как кипящая мутная пенистая масса.
В случае, если вы оставили сок в закупоренной емкости, то через некоторое время ее разорвет на части. Жидкость, находящаяся внутри, по истечению некоторого времени превращается во всем известный алкогольный напиток — вино. Подобное превращение соков в вино как раз-таки и называют брожением.
Вплоть до 1860-х годов люди не могли понять, почему так происходит. Но Луи Пастер, ученый из Франции, полностью изучил процесс брожения и сделал вывод, что виной всему — наличие сахара в продукте. То есть любой сладкий продукт начинает бродить лишь потому, что в нем поселяются, живут и размножаются различного рода микроорганизмы, которые называются дрожжи или дрожжевые грибки.
Сами по себе такие микроорганизмы — это слегка округлые или удлиненные тела очень маленького размера, которые можно разглядеть лишь под микроскопом. Если такие микроорганизмы собираются вместе в большом количестве, то внешне вы увидите желто-серую массу, оседающую на дне бутылки. Это в случае, если бутылке с фруктовым соком внутри дать постоять некоторое время.
Дрожжевые бактерии размножаются с огромной скоростью, особенно в благоприятных для них условиях. Если такое тельце попадает во фруктовый сок, то через 24-48 часов из одной бактерии получится около сотни подобных. Именно поэтому оставленные даже при комнатной температуре и тем более открытыми упаковки с соками имеют свойство портиться. Дрожжевые грибки способны существовать даже сухими просто в воздухе, поэтому они — везде и повсюду. Убить их можно лишь кипячением в хорошо закупоренном сосуде, а слишком низкие температуры лишь временно остановят их деятельность заморозкой.
Дрожжевые бактерии начинают жить и размножаться быстрее, если для них соблюдены некоторые условия, а именно: наличие и количество пищи (белковые соединения, минералы и сахаристые вещества) в продукте, нужное количество тепла и доступ к кислороду, который способствует продуктивной работе грибков.
Брожение бывает
- Спиртовое. В результате химической реакции одна молекула глюкозы расщепляется на 2 молекула этанола (этиловый спирт) и на 2 молекулы углекислого газа.
- Молочнокислое. При таком типе брожения получается молочная кислота, которая используется при закваске кормов, капусты, квасоварения и так далее.
- Маслянокислое. Приводит к образованию масляной кислоты, которая вызывает прогорклость коровьего масла.
- Уксуснокислое. Получается при превращении сахара в уксусную кислоту.
Чтобы производить вино или спирт, самым необходимым является спиртовое брожение. Остальные типы брожения вызывают лишь порчу или болезнь вина.
Подводя некоторые итоги, можно сделать вывод, что время брожения легко контролируется изменениями температуры. Чтобы увеличить содержание этанола в браге на 1%, необходимо добавить 17 граммов сахара на 1 литр сусла. Но максимальное процентное содержание алкоголя в браге составляет 16%. Это связано с тем, что большее количество этилового спирта нейтрализует способность дрожжей размножаться.
Источник
Алкоголь.
Содержание страницы » Алкоголь «.
Что такое алкоголь?
Алкоголь (от араб. الكحول «спирт») имеет следующие значения:
то же, что спирт (любой — метиловый, этиловый, пропиловый и т д.)
этиловый спирт — этанол;
то же, что алкогольные изделия, т. е. напитки, содержащие этиловый спирт.
Этанол — этиловый спирт, метилкарбинол, винный спирт, гидроксид пентагидродикарбония, в просторечии просто «спирт» или алкоголь — C2H5OH или CH3-CH2-OH, действующий компонент алкогольных напитков. Смешивается с водой в любых пропорциях.
Следует отметить, что этанол в чистом виде не существует. Как правило чистый спирт содержит 93% — 97% этанола (точнее максиму 96,6% — примечание автора). Остальное в лучшем случае вода, в худшем другие спирты (как правило метиловый, бутиловый и изоамиловый — примечание автора) и другие примеси.
Процентное ( % ) или градусное ( о ) содержание алкоголя: ≈ (активное количество спирта) / (объём напитка) %. Приблизительное соотношение см. выше.
Для большинства интересна обратное значение: например 100 грамм спирта это по формуле (активное количество спирта) / (% алкоголя в напитке) для водки, рома и т.д. (40%) ≈ 250 г. или 0,25 л. , сухого вина и игристых вин (10%) ≈ 1000 г. или 1л.
Основные способы изготовления алкогольных напитков.
Спиртовое брожение.
И звестный с давних времён способ получения этанола — спиртовое брожение органических продуктов получение браги. Приготовить брагу можно из плодов, кореньев, зерна, то есть из чего угодно, что содержит природные сахара — углеводы. Например, из молока или сахароносных растений: сахарной свеклы, сахарного тростника и сахарного сорго, столовых сортов кукурузы, сахарной и винной пальм, а также цикория, арбуза, сахарного клена, дыни, верблюжьей колючки (она выделяет сладкую клееобразную жидкость). Или из сахарофильных растений, накапливающих в листьях в процессе фотосинтеза только сахара. К ним относится, например, тюльпан. Правда, из тюльпанов никто спирт не гонит, равно как из верблюжьей колючки. Хотя непонятно, почему? Аналогично выглядит переработка крахмала, картофеля, зерновых культур, кукурузы и прочее. Углеводы, содержащиеся в растительном сырье, при помощи дрожжей и природных ферментов — энзимов превращаются в алкоголь и углекислый газ. Реакция эта довольно сложна, её схему можно выразить уравнением:
В результате брожения получается раствор — брага, содержащая не более 15 % этанола, так как в более концентрированных растворах дрожжи обычно гибнут. Остаётся только очистить брагу и облагородить — пиво или молодое вино (Вино натуральное сухое, реализуемое до 1 января следующего за урожаем года) готово к употреблению. Не вдаваясь в технологические особенности — выдержанное вино получают естественным старением и облагораживанием молодого вина. Для изготовления более крепких напитков нужен этиловый спирт. А для этого необходимо переработать брагу в спирт путём дистилляции, в простонародном русском языке — возгонки.
История дистилляции.
Когда точно была изобретена дистилляция, благодаря которой человечество может наслаждаться крепкими алкогольными напитками, известно одному Богу. Доподлинно известно, что пиво и вино человек изготовлял уже 4000 лет до н.э. Но кто и как сделал шаг от браги к дистиллированному спирту — загадка. Возможно, процесс дистилляции был открыт китайцами или египтянами, а может быть — индийцами. Не исключено, что разные народы пришли к этому открытию независимо друг от друга. Но в Европу — ведь скорее всего именно европейцы догадались принимать продукт дистилляции слабоалкогольных напитков (различных браг, пива, вина) перорально, а не только использовать для наружного применения — это знание принесли арабы.
Большая часть лексики, применяемой для описания процесса дистилляции, имеет арабские корни. Само слово алкоголь есть не что иное как арабские определенный артикль «аль» и корень «кохль», который можно перевести как «красота». Арабы делали из алкоголя женскую косметику, а также использовали его для мумифицирования тел особо отличившихся перед обществом граждан. Перегонный куб, применяемый для производства Коньяка и Арманьяка во Франции, называется alambique — аламбик, и это слово тоже арабского происхождения.
Получаемую в ходе брожения брагу нужно перегнать, или дистиллировать (от латинского distillare — капать). И этот процесс в теории несложен. Алкоголь закипает при температуре 78,3°С, а вода, как известно, — при 100°С. Другие вещества, образующиеся при брожении: эфиры, альдегиды, сивушные масла и т.д. — имеют свою температуру кипения, отличную от спирта, меньшую или большую, чем вода. Соответственно при нагревании какой-либо слабоалкогольной жидкости можно сепарировать различные фракции, собирая их и охлаждая и таким образом вновь переводя в жидкое состояние. В разговоре профессионалов вы вполне можете услышать выражение «разогнать по фракциям», что означает добиться довольно точной сепарации жидкости на составляющие.
Кстати, нигде, кроме России, так не любят и не воспевают «первач» — первую фракцию дистилляции, мутного цвета, насыщенную альдегидами, метанолом, эфирами и другими не очень полезными для организма веществами. В то же время во всем мире производители рома, шотландского и ирландского виски, коньяка и других напитков, изготовляемых традиционным способом (то есть методом двойной дистилляции в перегонных кубах), отделяют «сердце» выгонки — питьевой спирт от «первача» и «хвостов», то есть фракций отгона, содержащих яды. Ведь «первач» в больших дозах вполне способен лишить не только зрения, но и жизни.
В странах с холодным климатом с древних времен был известен еще один способ дистилляции — выморозка. Суть его в следующем: если брагу выставить на сильный мороз, то вода замерзнет, а жидкость, содержащую алкоголь, можно собрать. Так появился на свет крепкий американский народный напиток applejack, для изготовления которого вымораживали яблочный сидр.
Таким же способом делали на Руси и в Скандинавских странах весьма крепкий и хмельной напиток мед, для чего вымораживали медовую брагу (у нас медовуху).
Более того, имеются исторические сведения, что древние викинги перед сражением пили «напиток викингов»: алкогольную настойку на мухоморах — галлюциногенных грибах, сильно пьянели, возбуждались и тогда уж очертя голову бросались в сечу. По другим источникам: пили вымороженную медовую брагу и закусывали мухоморами. Естественно повторять эти эксперименты современным людям категорически нельзя — верная смерть.
Правда, выморозкой нельзя удалить из браги вредные для здоровья компоненты, и получаемый в результате алкоголь по своему действию близок к спирту, в котором не отделены фракции отгона, содержащие яды. Поэтому, получаемая спиртосодержащая смесь в основном использовалась исключительно в медицинских — знахарских целях. Даже в настоящее время многие деревенские колдуны для приготовления настоек используют в своей практике «холодную возгонку» спирта, не доверяя спиртосодержащим напиткам промышленного производства!
До тех пор пока люди методом «научного тыка» не освоили искусство дистилляции и не научились делать чистый дистиллят, они пытались маскировать ужасное качество спирта, настаивая его на фруктах, кореньях и травах.
Перегонные устройства.
Сегодня в промышленности используют только два типа аппаратов для производства пищевого спирта. Первый — это традиционные перегонные кубы. В них брага подается порциями и дистиллируется два или три раза, что само по себе представляет трудоемкий и дорогостоящий процесс. Второй — составляют аппараты непрерывного действия, или ректификационные колонны. Аппараты обоих типов могут различаться размерами, формой, объемом, элементами конструкции, но эти особенности не слишком существенны.
Т радиционный перегонный куб, внешне напоминающий огромный чайник, во Франции носит название alambique (аламбик), в англоговорящих странах — pot still (пот стил). Используя этот тип аппаратов для производства алкоголя, брагу перегоняют дважды или трижды — чтобы добиться более высокой степени очистки. Сначала она поступает в первый перегонный куб — непосредственно для браги, а затем — в спиртовой перегонный куб. Этот второй куб, как правило, меньше по размеру, поскольку и объем жидкости, который он перерабатывает, значительно меньше.
Кубы обычно делают из меди, хотя в принципе может подойти любой металл, керамика или стекло. Предпочтение, оказываемое меди, не случайно. Во-первых, она отлично проводит тепло, а во-вторых, это очень гигиеничный металл: в процессе дистилляции медь отдает свои ионы, связывая нежелательные химические элементы (сульфиды), которые в основном и «отвечают» за неприятный запах дистиллята. Куб состоит из четырех частей: «чайник» (pot), «лебединая шея» (она так и называется по-английски swan neck), затем следует рукав, переходящий в конденсатор (змеевик).
Есть кубы полненькие и приземистые, есть вытянутые, некоторые имеют грушевидную форму, другие — классическую луковичную. Но это не просто дизайнерские прихоти: все параметры перегонных кубов (объем, высота, форма) влияют на вкус и аромат итогового продукта. В высоких перегонных кубах обычно получается более легкий спирт, в невысоких и полных — более тяжелый и маслянистый.
А теперь заглянем внутрь кубов во время их работы. При нагревании браги содержащийся в ней спирт и другие летучие вещества переходят в газообразное состояние, конденсируются в змеевике, охлаждаемом водой, и вновь переходят в жидкое состояние. Полученный в первом кубе дистиллят крепостью до 25% собирается и вновь возгоняется, а после второй перегонки достигает уже крепости 70-75% — большей при таком процессе добиться сложно.
При перегонке браги важен очень медленный и равномерный нагрев. Наилучший контроль за температурой обеспечивают современные паровые нагреватели, но многие производства, оставаясь верными традициям, продолжают использовать для нагрева открытый огонь. И хотя сегодня температуру можно контролировать с помощью механизмов, управляемых компьютерами, решения по-прежнему принимает мастер перегонки. Между прочим, после каждой из них куб приходится тщательно отмывать, чтобы удалить неизбежно образующиеся жесткие частицы, пригорающие к стенкам.
Из второго отгона получаются четыре фракции:
Первач, или по-английски foreshots. Он составляет примерно 5% самой первой фракции второго отгона, содержит большое количество летучих соединений — альдегидов, кислот. «Зело пахуч» и непригоден для пищевых целей. При добавлении воды мутнеет.
Сердце выгонки (heart of the run), или иначе middle cut (дословно «средний срез») — включает следующие 15% отгона. Крепость фракции доходит до 75%. Эта часть отгона бесцветна, тоже весьма пахуча, но ароматическую основу образуют в основном эфиры. По мере продолжения отгона интенсивность эфирных ароматов снижается, уступая место другим. Именно эта часть отгона является питьевой и может разливаться в бочки для выдержки.
Хвостовая часть выгонки, или «хвосты» (feints), образуют следующие 40% отгона. Это спирт невысокой концентрации алкоголя, насыщенный нежелательными компонентами, имеющий сильный «застойный» запах. Отгон «хвостов» продолжается до тех пор, пока в них остается алкоголь. Обычно винокур «отрезает хвосты» при падении крепости отгона до определенного уровня, причем каждый дистиллер сам определяет этот порог.
Пустая, не содержащая алкоголя жидкость (spent lees), или «пустой» остаток, составляет последние 40% отгона. Фактически это неочищенная вода, которую сливают, правда, сначала, как правило, подвергая очистке.
В зависимости от того, какой спирт нужно получить — легкий или более насыщенный, тяжелый, можно увеличивать долю «голов» или «хвостов». «Первач» и «хвосты» обычно добавляют в новую порцию браги для выгонки, а последнюю, «пустую» часть не используют.
Большая часть питьевого и технического спирта производится сегодня в дистилляционном аппарате непрерывного типа (или непрерывного действия) Coffey still, носящем имя изобретателя Аэнаса Коффи. Этот аппарат называют также patent still, сontinious still, а у нас он более известен как ректификационная колонна.
Дистилляция происходит в двух огромных колоннах высотой в несколько метров (часто более 10), первая из которых называется анализатор, вторая — ректификатор. Бражка закачивается в анализатор, где нагревается паром. Летучие пары спирта поднимаются к верху колонны, а оттуда попадают в ректификатор, внутри которого находится огромный охладитель, состоящий из пластин. В таких колоннах можно получать спирт очень высокой крепости и степени очистки.
Главное преимущество перегонной колонны постоянного цикла — в её непрерывности: пока подают брагу и пар, она работает. Эта система может работать 24 часа в сутки, 365 дней в году. Её не нужно тщательно очищать после каждой перегонки.
Кроме того, сама конструкция аппарата позволяет собирать алкоголь на разных уровнях, то есть получать спирт необходимой крепости, а соответственно и разной степени очистки. Если взять алкоголь на последней тарелке, то это будет нейтральный спирт, лишенный запаха. Такой необходим для производства водки и спирта для джина или аквавита. Для бренди, рома, виски и текилы спирт собирают на ниже расположенных тарелках, где он сохраняет запах и аромат исходного сырья. Благодаря этому собственно мы и понимаем, что пьем: дистиллят из винограда, зерна, сахарного тростника или агавы.
Первые аппараты непрерывного цикла — оригинальные Coffey still — были из дерева (сами колонны), а наполнители — охладители, трубы, тарелки и т.д. — из меди. Сейчас ректификационные колонны делают из практически вечной нержавеющей стали, но тарелки для сбора спирта в них — как и прежде, из меди. И только в России (за редким исключением) аппараты непрерывной дистилляции производят целиком из нержавеющей стали, поскольку это дешевле. Конечно, вкусовые качества такого спирта ниже, хотя по чистоте он может иметь очень высокие характеристики.
Для получения многих типов алкоголя применяют комбинированные методы производства спирта: например, первую перегонку осуществляют в колонне непрерывного цикла, а вторую — традиционным способом, в кубе.
Источник
