Получение коньячных спиртов

Основные принципы перегонки

При перегонке вина основным продуктом, который переходит в дистиллят, является этиловый спирт. Но простой перегонкой нельзя получить чистый этиловый спирт; он всегда будет сопровождаться различными примесями - другими спиртами, альдегидами, сложными эфирами, летучими кислотами, которые находятся в вине (табл. 28).

В зависимости от температуры кипения все примеси можно разделить на две группы: низкокипящие с температурой кипения ниже, чем у этилового спирта, и высококипящие с температурой кипения выше 78,3°.

Количество низкокипящих примесей незначительно и изменяется в зависимости от состава перегоняемого вина и способа перегонки. Часть примесей, кипящих при более высокой температуре, нежели этиловый спирт, составляют высшие спирты. Многие из этих спиртов обладают резким запахом и неприятным вкусом, а поэтому их заметное присутствие в молодых коньячных спиртах понижает качество последних. При получении коньячных спиртов принимают меры к удалению нежелательных примесей, что достигается фракционированной перегонкой.

Помимо спиртов, перегоняются также альдегиды: уксусный, пропиловый, масляный и из высших альдегидов - фурфурол, получающийся в процессе перегонки из пентоз.

При перегонке переходят в отгон также летучие кислоты: уксусная, молочная и другие - и сложные эфиры. Из кислот наибольшее значение имеет уксусная. При перегонке нормальных здоровых вин количество ее в дистилляте бывает незначительно, причем часть уксусной кислоты в процессе перегонки участвует в образовании эфиров. Больные вина при перегонке дают дистиллят со значительным количеством уксусной кислоты, которая нередко делает спирт совершенно непригодным для производства коньяков.

Из эфиров, переходящих из вина в коньячный спирт, прежде всего надо указать на уксусноэтиловый эфир, количество которого, как и уксусной кислоты, зависит от состояния перегоняемого вина. При перегонке больных вин в дистиллят может перейти значительное количество уксуоноэтилового эфира, что, конечно, неблагоприятно отразится на вкусе и аромате коньячного спирта. Кроме уксусноэтилового эфира, в коньячный спирт переходят содержащиеся в вине в незначительных количествах другие сложные эфиры, которые весьма разнообразны в зависимости от кислот и спиртов, участвовавших в их образовании.

В процессе дистилляции не происходит полного перехода этих эфиров в отгон; перегоняется более или менее значительная их часть, в зависимости от условий дистилляции. Эфиры, переходящие в отгон, могут также образоваться при нагревании в процессе дистилляции, а с другой стороны, находящиеся в вине эфиры в тех же условиях могут разрушаться в результате гидролиза (омыления).

Перегонка вина для получения коньячного спирта начинается вскоре после окончания сезона виноделия и продолжается не дольше, чем до 1 мая следующего за урожаем года. Обычно после снятия вина с дрожжевого осадка, не дожидаясь полного осветления, приступают к его дистилляции.

Отличие в получении коньячных спиртов и этилового ректификованного спирта состоит в том, что при производстве ректификованного спирта стремятся, по возможности, полностью его очистить от летучих примесей. В коньячном производстве, наоборот, принимают меры, чтобы сохранить часть этих примесей (в среднем погоне), так как они обусловливают развитие при выдержке спиртов особых характерных для них аромата и вкуса коньяка.

Поэтому процесс дистилляции коньячных виноматериалов и сырого коньячного спирта, подчиняющийся общим законом дистилляции, требует от коньячного мастера особого подхода и умения направлять его в желательную сторону для получения такого дистиллята, который содержал бы определенные примеси и при выдержке мог бы развить специфические качества, присущие коньячным спиртам.

Процесс перегонки (дистилляции) жидких смесей основан на том, что жидкости, составляющие смесь, обладают различной летучестью, т. е. при одной и той же температуре обладают различной упругостью паров.

Вследствие различия упругости паров жидкостей, составляющих смесь, состав пара и, следовательно, состав жидкости, получающейся при конденсации этого пара, будет отличаться от состава начальной перегоняемой смеси; в паре более летучего компонента будет содержаться больше, чем в перегоняемой жидкости.

В своем простейшем виде перегонка сходна с процессом выпаривания, однако между ними имеется существенная разница. При выпаривании имеют дело с растворами, состоящими из летучего растворителя и нелетучего растворенного твердого вещества. В результате выпаривания удаляется часть растворителя и повышается концентрация раствора, причем остаток, не превратившийся в пар, представляет собой конечный продукт процесса выпаривания.

При дистилляции имеют дело с растворами, у которых и растворитель, и растворенное вещество обладают летучестью, вследствие чего при испарении таких растворов в пар превращается одновременно и растворитель, и растворенное вещество в количествах, соответствующих их летучести. В результате перегонки получается полное или частичное разделение раствора на составляющие его компоненты.

Между жидкостью (смесью) и паром над ней в закрытом сосуде устанавливается подвижное фазовое равновесие: вследствие теплового движения молекул из жидкости в паровое пространство в единицу времени переходит столько же молекул, сколько переходит обратно из пара в жидкость.

Из вина, содержащего воду, спирт, летучие ароматические вещества и пр., дистилляция отделяет в более или менее чистом виде спирт различной крепости.

Если вино подвергают перегонке, то пары всегда богаче спиртом, чем кипящее вино, потому что спирт более летуч, чем вода. В практике перегонки вина наблюдается, что когда вино на половину испарится, то весь спирт из него улетучивается. В этом случае возможно сконденсировать и собрать в продуктах перегонки, имеющих половинный объем по сравнению со взятой жидкостью, все количество содержавшегося в жидкости спирта. Повторяя ту же операцию с полученным конденсатом до полного улетучивания спирта, получают то же количество спирта в еще меньшем объеме, т. е. он будет более концентрированным. Таким образом, можно отделить спирт от воды до предела, зависящего от устройства применяемого аппарата, и получить спирт высокой крепости.

Крепостью водно-спиртового раствора (этилового спирта) называется процентное содержание безводного спирта в данном растворе. Крепость выражают в весовых процентах, показывающих весовое содержание спирта (в г) в 100 г раствора, или в объемных процентах, показывающих объемное содержание спирта (в мл) в 100 мл раствора. Значительно реже прибегают к измерению содержания граммов спирта в 100 мл раствора (концентрационные проценты). Объем раствора изменяется в зависимости от температуры. Поэтому крепость водно-спиртового раствора в объемных процентах относится к одной температуре, называемой нормальной.

ГОСТ 3639-50 «Растворы водно-спиртовые. Методика определения крепости» предусматривает, что крепость водно-спиртового раствора выражается в объемных процентах при нормальной температуре +20°. Объем водно-спиртового раствора выражается в литрах при температуре раствора 4-20°. Отсюда вытекает, что в 100 л водно-спиртового раствора крепостью, например, 45% об. при 20° содержится 45 л безводного спирта.

Этиловый спирт кипит при температуре 78,3° (при давлении 760 мм рт. ст.), а температура кипения смеси воды со спиртом тем более приближается к температуре кипения воды (100°), чем больше ее относительное содержание в смеси. Так как этиловый спирт испаряется быстрее, чем вода, то перегоняемая смесь по своему составу постепенно приближается к воде.

Для характеристики процесса перегонки особое значение имеет соотношение между содержанием спирта в водно-спиртовых смесях, точкой кипения этих смесей и содержанием спирта в парах, выделяющихся при кипении. В табл. 29 приводятся крепости дистиллята, полученного однократной перегонкой водно-спиртовой смеси известной крепости.

Из табл. 29 видно, что с увеличением содержания спирта в ререгоняемой жидкости его концентрация в выделяющихся из шее парах относительно увеличивается и соответственно уменьшается степень достигаемого укрепления - коэффициента укрепления, который с повышением крепости подлежащей перегонке, жидкости непрерывно уменьшается.

В зависимости от режима (типа применяемого аппарата) при перегонке вина соотношение содержания спирта в кипящем Вине и конденсируемых парах на огневых кубовых аппаратах и паровых, работающих по методу двойной перегонки, по исследованиям Фалькович [122], изменяется следующим образом (табл. 30).

Эти Данные еще раз подтверждают, что при постепенном падении содержания спирта в вине оно будет образовывать пары все более и более бедные спиртом.

Подлежит специальному рассмотрению вопрос о поведении метучих примесей этилового спирта, заключающихся в вине, в процессе перегонки.

Предположение, что порядок перехода летучих примесей в Ютгон связан лишь с температурой кипения, должно быть решительно отвергнуто. Установлено, что процесс очистки этилового Спирта от примесей обусловлен степенью растворения этих примесей в водно-спиртовых растворах. Возможность отделения примесей в процессе перегонки зависит от коэффициента ректификации данной примеси [Фертман, 123], который представляет собой отношение коэффициента испарения примеси к коэффициенту испарения этилового спирта.

В табл. 31 приведены значения коэффициентов ректификации (по Фертману) для некоторых основных примесей этилового спирта, а на рис. 178 они даны графически.

Когда коэффициент ректификации больше единицы, примесь становится головной, когда меньше единицы - хвостовой. Таким образом, станет ли в том или ином аппарате, например, сивушное масло головным или хвостовым погоном, будет зависеть от коэффициента ректификации изоамилового спирта - главной составной части сивушного масла.

Рис. 178. Коэффициенты ректификации некоторых примесей этилового спирта: 1 - изоамилового спирта; 2 - изовалериановоизоамилового эфира; 3 - уксусноизоамилового эфира; 4 - изовалерианово-атилового эфира; 5 - мзомасляноэтилового эфира; 6 - уксусноэтилового эфира; 7 - уксуснометилового эфира; 8 - муравьиноэтилового эфира

Коэффициенты ректификации неодинаковы для различных примесей при одном и том же содержании этилового спирта в перегоняемой смеси. Коэффициент ректификации одной и той же примеси изменяется при различной крепости спирта. Таким образом, одни и те же летучие примеси, в зависимости от содержания этилового спирта в перегоняемой жидкости, могут быть головными или хвостовыми погонами. Так, например, если этиловый спирт в перегоняемой жидкости содержится в количестве не более 42% об., то изоамиловый спирт, являющийся основной составной частью сивушного масла, испаряется быстрее этилового. Если же содержание этилового спирта в перегоняемой жидкости превышает 42% об., то изоамиловый спирт по отношению к нему будет хвостовым погоном.