Производство алкоголя

Состав зрелой бражки

Зрелая бражка состоит из растворимых и нерастворимых в воде веществ, состав и содержание которых определяются компонентами и качеством исходного сырья, технологиями получения и брожения сусла. К числу растворимых относятся этиловый и метиловый спирты, углекислый газ, сивушные масла, кислоты, соли, неперебродившие сахара и некоторые другие вещества. К числу нерастворимых относятся шелуха зерна, дрожжевые клетки, кожица картофеля, плодов и ягод, частицы свеклы и крахмала и т. п. В свою очередь, растворимые вещества зрелой бражки можно разделить на летучие, то есть такие, которые испаряются в результате нагрева, и нелетучие. Часть летучих веществ вносится с исходным сырьем, большая часть образуется в процессе брожения, а некоторые — ив. процессе перегонки. К числу летучих относятся вода, спирты, углекислый газ, фурфурол, уксусная и некоторые другие кислоты, вещества, определяющие запах и аромат того или иного вида сырья.

Всего в зрелой бражке обнаружено свыше 70 летучих веществ. Состав рсновных летучих примесей зрелой зернокартофельной бражки приведен в табл. 21.

Основные летучие органические компоненты зрелой бражки можно разделить на четыре группы: спирты, эфиры, альдегиды и кислоты.

Спирты. Спиртами называют производные углеводородов, в молекуле которых содержится одна или несколько гидроксильных групп (ОН). По числу гидроксильных групп, входящих в состав молекулы, спирты делятся на одиоатомные (с одной гидроксильной

Таблица 21. Состав основных летучих примесей зернокартофельных бражек [26].

Примеси

Доля примеси, об. %

Уксусный альдегид

0,003

Уксусноэтиловый эфир

0,003

Метанол

0,02

Н-Пропанол

0,02

Изобутанол

0,004

| Изоамилол

0,008

Группой), двухатомные (с двумя гидроксильными группами), трехатомные ( с тремя гидроксильными группами) и многоатом­ные. По современной номенклатуре одноатомные спирты называ­ются алканолами, двухатомные — диолами, трехатомные — триолами, многоатомные — полиолами. Общая формула одно­атомных спиртов — CnH2n+lOH, двухатомных — СпН2п(ОН)2, трехатомных — СпН2п-і(ОН)з, многоатомных — CnH2n+2-m(OH)m, ще п равно или больше единицы.

В зрелой бражке спирты представлены одноатомными спиртами и нелетучим трехатомным спиртом — глицерином. Поэтому приведем кратко только основные свойства одноатомных спиртов.

Одноатомные спирты. Как вытекает из записи общей формулы одноатомных спиртов, с увеличением п один спирт от другого отличается группой СНг. В химии ряд сходных по строению соединений, обладающих близкими химическими свойствами, и в котором отдельные члены отличаются лишь количеством групп СН2, называется гомологическим рядом. Понятие "гомологический ряд" очень важно в химии, так как у членов одного и того же гомологического ряда преобладающее число реакций протекает одинаково.

В зависимости от величины п в пределах гомологического ряда спирты разделяют на низшие (значение л от 1 до 3 включительно), средние (п равно 4 или 5) и высшие (п равно или больше 6).

Низшие спирты: метиловый (метанол) — (СНзОН), этиловый (этанол) — (С2Н5ОН), пропиловый (пропанол-1 или н - пропиловый) — (С3Н7ОН) и изопропиловый (С3Н7ОН). Запах метилового, этилового и пропилового спиртов характерный "алкогольный", изопропилового — слабый, но не "алкогольный". Низшие спирты смешиваются с водой во всех отношениях. Тем не менее изопропиловый спирт легко высаливается из водных растворов поваренной сольЮ или поташом.

Средние спирты: бутиловые и амиловые. К бутиловым спиртам относятся бутиловый (бутанол-1), изобутиловый (2-ме - тилпропанол-1), втор-бутиловый (бутанол-2); трет-бутиловый (2- метилпропанол-2). Их общая формула — С4Н9ОН.

Бутанол-1, бутанол-2 и изобутиловый спирт имеют слабый "алкогольный" запах, 2-метилпропанол-2 — приятный запах камфоры. За исключением 2-метилпропанол-2, бутиловые спирты имеют ограниченную растворимость в воде. Изобутиловый спирт высаливается из водных растворов поташом или хлористым кальцием (CaCh). К амиловым спиртам относятся: амиловый (пентанол-1 или н-амиловый спирт), изоамиловый (3-метилбута - нол-1) и еще несколько спиртов. Их общая формула — С5Н11ОН. Изоамиловый спирт — бесцветная жидкость, малорастворимая в водс с характерным "сивушным" запахом, пары его раздражают слизистые оболочки и вызывают кашель и чувство удушья, н-амиловый спирт — бесцветная жидкость, малорастворимая в воде с характерным "сивушным" запахом, но менее резким, чем у изоамилового спирта.

Высшие спирты: гексиловый (СбШзОН), гептиловый (С7Н15ОН), ОКТИЛОВЫЙ (С8Н17ОН), нониловый (С9Н19ОН) и некоторые другие. Имеют ограниченную растворимость в воде. Запах приятный или отсутствует.

Все одноатомные спирты имеют плотность меньше 1 г/мл. Температура кипения их повышается от низших членов гомоло­гического ряда к высшим. Все одноатомные спирты, в том числе и этиловый, ядовиты. В зрелой бражке присутствуют образу­ющиеся в процессе брожения метиловый, этиловый, н-про - пиловый, изобутиловый, н-амиловый и изоамиловый спирты; при этом из числа амиловых преобладает изоамиловый спирт. Кроме перечисленных, но в существенно меньших количествах, гекси­ловый, гептиловый, ОКТИЛОВЫЙ и нониловый спирты.

Одноатомные спирты не обладают ярко выраженными кислот­ными или щелочными свойствами. Спирты способны вступать в многочисленные реакции, среди которых представляет интерес взаимодействие спиртов с органическими кислотами, в результате чего образуются сложные эфиры, например:

С2Н5ОН + СНзСООН = С2Н5ООС2Н3 + Н20. этиловый уксусная уксусноэтиловый вода спирт кислота эфир

Спирты под воздействием атомарного кислорода образуют альдегиды, а в присутствии сильных неорганических кислот, например серной, превращаются в простые эфиры.

Эфиры. Подразделяются на простые и сложные. Из простых эфиров в зрелой бражке может присутствовать диэтиловый эфир, образующийся из этилового спирта под воздействием серной кислоты. В зрелой бражке из любого пищевого сырья из числа сложных эфиров преобладает уксусноэтиловый, образующийся в процессе брожения согласно вышеприведенной реакции. Уксусно­этиловый эфир — бесцветная жидкость с приятным фруктовым запахом. Ограниченно растворим в воде. Его плотность р = 0,90 г/мл. Кроме уксусноэтилового эфира, может присутствовать масляноуксусный эфир, а также незначительное количество сложных эфиров других спиртов и органических кислот, в том числе и энантовые эфиры (энантовые эфиры — группа веществ, выделяющихся из винных дрожжей в процессе перегонки). Эти эфиры как образуются в процессе брожения и перегонки, так и вносятся в сусло с сырьем, входя в его состав. Особенно богато сложными эфирами сусло из винограда. Сложные эфиры обладают приятным цветочным ароматом. При кипячении сложные эфиры вступают во взаимодействие с гидроксидом натрия или калия, образуя соль соответсвующей кислоты и спирт, например: СН3СООС2Н5 + NaOH - CH3COONa + С2Н5ОН. уксусноэтиловый гидроксид уксуСно кис - этиловый эфир натрия лый натрий спирт

Наряду с эфирами, в сусле присутствуют вещества типа простых эфиров — ацетали, которые образуются в результате химического взаимодействия между молекулами альдегидов и Спиртов, например:

С2Н40 + 2С2Н5ОН = СН3СЩОС2Н5) 2 + Н2О. уксусный этиловый диэтилацеталь вода альдегид спирт (зтилаль)

В литературе часто термином ацеталь обозначается наиболее распространенный в продуктах брожения их представитель — диэтилацеталь, образующийся согласно вышеприведенному уравнению. Все ацетали нерастворимы или малорастворимы в воде и имеют приятный фруктовый запах.

Альдегиды. Альдегидами называются органические соединения, в молекулах которых содержится функциональная альдегидная группа СОН. Их можно рассматривать как продукт окисления спиртов. Альдегиды относятся к ядовитым веществам, раздражающим слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей, вредно влияющим на нервную систему. При этом, в зависимости от количества атомов углерода, входящих в состав молекулы, запах альдегидов различен: альдегиды с числом атомов углерода от 1 до 6 имеют неприятный, а с большим, чем 6, — приятный цветочный запах. В зрелой бражке альдегиды представлены уксусным альдегидом (ацетальдегид, Этаналь) — (С2Н4О), пропионовым альдегидом (пропаналь) — (СзНбО), масляным альдегидом (бутаналь) — (С4ЩО), акролеином (пропеналь) — (С3Н4О), кротоновим альдегидом (2-бутеналь) — (С4ЩО) и фурфуролом (С5Н4О2). В случае присутствия в зрелой бражке или продуктах ее перегонки матилового спирта и атомарного кислорода " может образовываться формальдегид (муравьиный альдегид, метаналь) — (СНгО) при комнатных температурах газ с острым запахом, обладающий высокой растворимостью в воде.

Из названных уксусный альдегид является преобладающим в зрелой бражке из любого сырья, а количество акролеина и кротонового альдегида определяется как исходным сырьем, так и технологиями брожения и перегонки.

Уксусный альдегид — бесцветная жидкость с удушливым запахом. При разбавлении водой приобретает приятный фруктовый запах.

Акролеин — бесцветная жидкость с очень неприятным удушливым запахом. Образуется в случае подгорания жиров, входящих в состав бражки.

Фурфурол — жидкость с приятным запахом ржаного хлеба. Образуется главным образом в процессе перегонки зрелой бражки в результате реакций между некоторыми растворимыми ее компонентами и из рибозонуклеиновой кислоты, входящей в состав дрожжей. Фурфурол относится к сильнодействующим ядам.

Растворимость альдегидов в воде различна. Альдегиды — |!; реакционноспособные соединения, вступающие в химические 1 реакции различного типа. В частности, они легко окисляются до І карбонових кислот. Характерной для альдегидов является их j? i реакция с бисульфитом натрия (NaHS03), в результате чего

Образуется гидросульфитные соединения. Например: ; СН20 + NaHSOa = H2C0HS03Na.

Гидросульфитные соединения — кристаллические вещества, нерастворимые или малорастворимые в воде, расщепляющиеся І! при нагревании с раствором соды или разбавленными кислотами j с образованием исходных альдегидов.

:г! Кислоты. Летучие кислоты зрелой бражки относятся к классу I карбоновых кислот. Формулы гомологического ряда карбоновых | кислот — СпНгпО или СпНгп+іСООН. Основным их предста - : вителем в зрелой бражке и продуктах ее перегонки является Я; уксусная кислота СНзСООН. Наряду с уксусной кислотой в сусле, |j особенно из винограда, имеется значительное количество других ; карбоновых кислот, (каприновая, каприловая, пеларгоновая и др.), которые при комнатных температурах бывают как в жидком, так и твердом состоянии. Температура кипения их превышает 100°С, г' растворимость в воде различна. Все карбоновые кислоты имеют | кислую реакцию и образуют соли с гидроокисями, окисями и карбонатами металлов, например:

СНзСООН + NaOH = CH3COONa + Н20, СН3СООН + NaHC03 = CH3COONa + Н20 + С02, 2СНзСООН + СаСОз = (СНзСОО)2Са + Н20 + С02, 2СНзСООН + Na2C03 = 2CH3COONa + Н20 + С02.

Многие из летучих веществ не только 'ухудшают органо - лептические показатели спирта, но и являются сильнодействую­щими ядами. В частности, метиловый спирт и фурфурол более чем в 80 раз, пропиловый спирт — в 4, изобутиловый спирт — в 8, амиловый спирт — 19 раз токсичнее этилового спирта.

Особенно опасен образующийся из пектинов метиловый спирт. Этот спирт при приеме внутрь в небольших количествах вызывает тяжелые отравления, результатом чего может быть потеря зрения и смертельный исход, и в то же время его запах напоминает запах этилового спирта, а близость их физических параметров затрудняет очистку последнего даже в условиях современного промышленного производства. Во многих случаях смерть насту­пает после приема внутрь 10-15 мл метилового спирта. К тому же он обладает способностью накапливаться в организме. Особенно много метилового спирта в бражке из сахарной свеклы, топинамбура, цикория, некоторых плодов и ягод. Согласно [14], содержание метилового спирта в бренди из косточковых плодов составляет 3-4%, ягод — 2% в пересчете на безводный спирт. Виноматериал, полученный из сусла, изготовленного по красной схеме, содержит метилового спирта в несколько раз больше, чем по белой. Меньше метилового спирта в зрелой бражке из

Картофеля и намного меньше из зерновых злаков, он отсутствует в бражке из сахара.

Нас не должны обольщать приведенные в [14] слова: "...Содержание метилового спирта в водках из косточковых плодов составляет 3—4%. Несмотря на это, случаи отравления при умеренном потреблении неизвестны в главных потребляющих районах. Таким образом, на основании опыта можно считать несостоятельными соображения о вредных свойствах плодовых водок с точки зрения, здравоохранения", так как известно, что на Западе только очень "крутые" джентельмены, остаются на ногах после приема порции "двойного виски" или бренди. Двойной виски — жаргонная мера объема, приблизительно равная 70 мл.

Летучие примеси различным образом сказываются на орга - нолептических свойствах спирта. В частности, если в незначи­тельных количествах фурфурол придает этиловому спирту приятный аромат ржаного хлеба, уксусная кислота — приятный вкус, метиловый спирт в малых концентрациях не сказывается на органолептических показателях, то альдегиды и большинство кислот придают ему горечь и резкий неприятный запах, зачастую специфический.

Некоторые физические параметры основных летучих компо­нентов зрелой бражки представлены в табл. 22.

Сивушное масло. К сивушному маслу относят летучие органические вещества, выделяющиеся из бражки в процессе ее перегонки и имеющие температуры кипения более высокие, чем у этилового спирта. Многие из них имеют маслянистую консистенцию, ограниченно растворимы в воде. Поэтому они придают водно-спиртовому раствору мутный (сивый) оттенок. Независимо от сырья, идущего на приготовление сусла, количе­ственно в сивушном масле преобладают изоамиловый, изобути­ловый и Н-пропиловый спирты. Остальные компоненты сивушного масла — уксусная и другие карбоновые кислоты, фурфурол и сложные эфиры присутствуют в существенно меньших количест­вах. Спирты, являющиеся основными компонентами сивушного масла, образуются из Сахаров и аминокислот в процессе брожения и в силу этого в зрелой бражке из любого сырья присутствуют всеща.

Состав сивушного масла зависит от вида исходного сырья и его качества (табл. 23, 24).

Согласно [26], "... соотношение высших спиртов в спирте - сырце, полученном из дефектного сырья, изменяется в сторону большего содержания в них Н-пропилового и изобутилового спиртов по сравнению со спиртом-сырцом, полученным из сырья - нормального качества. Это и является одной из причин, ухудшающих органолептические свойства спирта из пищевого сырья".

В сравнении со спиртом-сырцом из качественных зерновых

Раство­римость на 100 мл воды, г

*

8

%

00 То о»

Я

Г-

(N

« «

T-

VO

Сч"

Л

О о

8

8

•о

То оо

•о м оо •о

V

40,0

О

О оо

Ы и показатели летучих компонентов зрелой бражки [273 -

Давление пара, мм рт. ст., при температурах, °С

8

Г-

О 8

Г-

V

VO

00 [V

00 ь ON

О 00 о

Оо ь со

О О

СО

Оо

3

СЧ

S

Оо

•о

(N (N О

•о й

"о СО

T •о

VO

•ч-

(N О

І

О со оо

О» о» •ч-

•о со vO

О N оо

О»

Оо

АС

T> со

Оо

О» ?

О о» о»

О оо

•о m

І м

•о - о vO

Оо

V со

00

•ч-

00 vO vO

О»

•о г-

О

СЧ* О

Оо

•о о»

Оо

ГЗ

О о

О о оо

СП

VO VOI

■о

8

Vq •о

?3

О»

•Чг

Со

00 гч •о

•о

Оо

*о оо

Г-

О оо

•Ч; со О

VO Г» fj«

О со vO

І

•о CJ>

8

49

(N

О

VO СЧ

■о со ■ч-

Г-, •о

■о •о г-

О

Г-

•о

51

*

Со 1

Io

Оо оГ т

•о

О

4t

^ со

О

О

-V со

•ч-

Е» «о vO

*

M vO

ГЦ

Оо

00

О m - t

M

О

•о

Т

О н

СЧ (N СЧ

О f

© 00

Со

•о г»

Сч" со

Оо •о

Ь

. io

Оо о

Оо

Т

ON oT

(4

Vq

ОГ

Т

VO CJ

О

Со

СЧ vO

Т

Со

V

*

H - CJ

•ч-

Оо §

Оо •Ч-" •о

Оо vO*

V

•o h-*

О

0

1

VO

Т 1

СЧ

Со

Я 1

О

(N

О ■о

О

Г-

•Ч" со

ON

О со

Ю

•о

Т

M І

СП

Cf

1

0

VO* •ч-

1

-

Со

О V

Т

СО

7

О •о

Т

О?

49 со

О О

•о оо

■о

0

1

(N

T

0 т

1

■О

V

VO 1

Ие параметрі

Химическое обозначение

О

Гч

А

А о

Л

А

О

A о

Й N

И

A о

Г-

A

Л

И

A о

О»

A

•ч-

И

A о

A

•о

О

A о

A

»о

И

N

О

О

О и

A о о о

Л

A и

Од ай

М

О ^

A

«о

О

О

A

Л

О

О 00

A

И

О

«О

A

* і о

Таблица 22. Нехоторые физичесх

Вещество

«

§

В

1 Я а ь и

З

Н а s с

О

>s

Л §

И

5

1 В

А

І

I d

6

І с 1

Н

А. s с

О

•5 §

О

И

С ш

Б.

S

С

О

>s §

О

П

S

S

3 §

§

X а і

5

Ё. s с

И

'5

Л §

1

І

А ь

£ 5

S 1

Со

Н О. S в ■ о

•Я

Э

О

Si

І 1 е

! §

Н и я

А

І

И

«

>5 3 X

И &

*

М

ІЗ

5

S *

Я а X

И

6

К tx

А s

F

>S

Л §

Н

Г)

О

X и

Tx

5

Н и я а

Н

Т

S ^

Л §

Н

Я" <

5

Ж и в

A

Ж

S и

1 3

! о

5

>s 3 ж

Я

5

А 2

CJ

І и

1

1 й

>s

Л §

I

Таблица 23. Содержание основных компонент в 1 кг сивушного масла,! выделенного из картофельного и зернового спирта-сырца, г, [46].

Компоненты сивушного масла

Спирт-сырец

Картофельный

Зерновой

Н-пропиловый спирт

68,54

36,90

Изобутиловый спирт

243,50

157,60

Амиловый спирт

687,60

798,50

Гексиловый спирт

1,33

Карбоновые кислоты

0,11

1,60

Сложные эфиры

0,20

3,05

Фурфурол и основания

0,05

0,21

Терпены

0,33

Терпенгидраты

0,48

Таблица 24. Содержание пысших спиртов в сивушном масле, об. % [26]

Спирт-сырец

Содержание высших спиртов |

Из

I. из качественного сырья |

Н-пропиловый

Изобутиловый

Изоамиловый

Гексиловый I

Зерна

3,7

14,8

80,5

1,0

| картофеля

6,9

24,3

68,8

— I

| П. из дефектного сырья 1

Н-пропиловый

Изобутиловый

Изоамиловый

Гексиловый |

Кукурузы

19,1

17,5

63,4

— ' 1

Свеклы

21,0

27,4

51,6

— 1

Ржи

38,0

50,7

10,0

1,3

|пшеницы

43,5

20,3

36,2

_____ =_____ 1

Культур и картофеля спирт-сырец из качественной сахарной свеклы содержит относительно много изобутилового и Н-про - пилового спиртов, чем и обусловлены его низкие органо - лептические качества. Забегая вперед, отметим, что, как следует из рис. 17 и имеет место на практике, очистка спирта-сырца путем ректификации от изобутилового и Н-пропилового спиртов намного сложнее, чем от изоамилового. Это и является одной из причин того, что в настоящее время сахарная свекла практически не используется в промышленном производстве спирта.

С целью отделения этилового спирта от летучих и нелетучих примесей производят его очистку. Очистка бывает горячая, путем перегонки и ректификации, и холодная, с применением различных химических веществ и некоторых физических методов, не основанных на перегонке. В настоящее время в промышленном производстве спирта применяется только горячая очистка. В бытовых условиях обеспечить чистоту этилового спирта, такую

Же, как и у получаемого в промышленном производстве ректификованного, невозможно. Понимая это, мы сочли целесо­образным уделить значительное внимание холодным методам очистки спирта, тем более, что эти методы широко разрабаты­вались и применялись в мировой спиртпроизводящей промышлен­ности еще в последнем десятилетии прошлого века, а в России — и в начале нынешнего. В связи с усовершенствованием методов и аппаратов ректификации в промышленном производстве спирта их применение прекратилось сначала на Западе, а потом и в России.

Производство алкоголя

Сусло из картофеля

На старых русских винокуренных заводах, не использовавших перегретый пар, разваривание картофеля осуществлялось либо обычной варкой его в воде, либо паром с температурой, не превышающей 100°С. При этом в варочных котлах …

Методы холодной очистки спирта

Очистка спирта путем дистилляции и ректификации относится к горячим методам очистки. В основе ее лежат физические явления испарения и конденсации. Наряду с этими методами очистки, начиная с XVI — XVII …

ПРОИЗВОДСТВО СПИРТНЫХ НАПИТКОВ

Дорош А. К., Лисенко B. C В русском языке до начала XX в. не было слова "самогон" в указанном выше значении. Термин появился в южных и юго-восточных губерниях России, на …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.