1

Тема: Моделирование дистиллята в процесе ректификации на стабильной колонне

Данная тема заведена из-за того, что на форуме постоянно возникают вопросы от новичков, я попробую объяснить некоторые моменты простыми словами.  Не буду публиковать никакие формулы и доказательства, но ниже скажу, почему я категорически отказываюсь от публикации данной информации с наведением "научного" флера на людей не обладающих специфическими знаниями. Я просто сделаю очередную попытку упростить для лучшего восприятия процессов.

Подготовка к ректификации.
Как уже многим известно, ректификация - физический процесс, продуктом которого является дистиллят.
Дистиллят может быть освобожден от примесей практически полностью или не полностью, это решает сам винокур, достаточно просто научиться работать на колонне, приобретя навыки управления своей колонной, но изначально винокур должен понимать некоторые особенности будущего дистиллята полученного в процессе ректификации.

Подготовка к ректификации начинается с того момента, как винокур решил сделать тот или иной напиток. Если винокур решил сделать просто чистый и нейтральный спирт, его действия в корне отличаются от тех, если бы он захотел получить зерновой или фруктовый дистиллят с ароматами и вкусами. 
Для понимания сути подготовки я предлагаю ознакомиться с темой О приготовлении идеальной браги из сахара   хотя, слово идеальная, надо бы заключить в кавычки.

Говоря простыми словами, винокур должен знать примерный химический состав будущей браги и будущие реакции, в процессе которых образуются те или иные примеси.  Для этого необходимо потратить время и почитать литературу, сейчас это стало куда легче и доступней.   Стоит напомнить об основных реакциях.
1 Чем больше кислот в браге, тем больше эфиров на выходе. Все кислоты реагируют с этанолом, в процессе образовывая сложные комплексы эфиров. Сложные из-за того, что у нас в составе не только какая-то конкретная кислота и этанол, но есть и метанол, который также прекрасно окисляется, есть изоамиловый спирт и т.д.   
2 Самое большое количество примесей содержится в спирте-сырце, полученном из этой браги. Но даже в процессе извлечения сырца из браги, можно немного "корректировать" содержание примесей и облегчить процесс ректификации.  Опять же, нужно понимать, что коррекция содержания примесей в сырце - это все бабка надвое сказала, мы сможем отделить лишь немного легкокипящей фракции, когда процесс дистилляции только-только начался и немного тяжело кипящей в самом конце, когда отходит дистиллят с малым содержанием спирта и с высоким содержанием жирных кислот.  Например, часть легкокипящей фракции может содержать необходимые нам эфирные масла и просто эфиры, которые очень бы хотелось иметь в дистилляте после ректификации. Также и с жирными кислотами. Если в фруктовом дистилляте они далеко не всегда приветствуются, то в зерновом просто часто игнорируются, а зря.. Комплекс жирных кислот отвечает за широкий спектр аромата зернового дистиллята и очень сильно влияет на вкус...именно на вкус, который ощущается языком, а не носом. А также, некоторые жирные кислоты тоже вступают в химическую реакцию со спиртами, но для относительно качественной реакции, требуются более высокие концентрации как кислот, так и спиртов. Пример подготовки можно посмотреть в теме  Бурбон для начинающих или как перейти на зерновые

Об этом можно говорить очень долго... Но я приведу простой пример...  Мы уже не в первый раз поднимаем вопрос про Ром. Многие пытаются получить тот самый ром, который где-то попробовали. Сортов рома очень много, есть даже из свеклы.  А самый главный "ингредиент" рома - это наличие муравьиной кислоты в сусле. Чем больше этой кислоты, тем сильней реакция ее с этанолом, в процессе которой получается этилформиат, тот самый эфир, отвечающий за основной аромат рома... Его в принципе не очень сложно получить в домашних условиях в относительно чистом виде, но это уже разговор совсем другой темы. Это только один маленький пример, и этих примеров будет бесконечное число, так как все сырье уникально в той или иной степени и может отличаться по своему химическому составу достаточно сильно, а в итоге получаются уникальные напитки с уникальным набором химических соединений отвечающих за вкус и аромат. 

Процесс ректификации и фракции..
Для начала предлагаю ознакомиться с темой Некоторые моменты ректификации на стабильной колонне 
Далее предлагаю посмотреть вот такой простенький рисунок,примерно показывающий распределение фракций в процессе ректификации. Этот рисунок будет достоверен только для наших колонн, снабженных узлами регулировки возврата и отбора, имеющих связь с атмосферой. Рисунок не актуален для бражной колонны, хотя процессы ректификации неизменны, но сама конструкция БК не позволит нам "раздвинуть градиент" так широко.

Я поделил градиент на 6 основных фракций, которые будут нас преследовать всегда, вне зависимости от нашего желания. Это физика, это периодическая ректификация,когда в кубе мы всегда будем иметь какой-то конкретный набор химических соединений, которые нам надо разделить и даже соединить обратно по нашему желанию.  Внимательно посмотрите на цветовой градиент, фракции не "отрубаются" резко, а плавно переходят от одной к другой, а концентрация первой истощается, с преобладанием следующей.  Я не могу сказать достоверно что процентное содержание какой-то конкретной фракции будет иметь конкретную величину, это на самом деле бредовые утверждения, есть только среднестатистические данные, подробней можно почитать в теме Фракционная дистилляция или как правильно отсекать голову и хвост
 
1 Первая фракция всегда будет содержать высокое содержание легкокипящих соединений. Как правило, это довольно агрессивные соединения, совсем не полезные для человеческого организма. Винокур должен научиться определять эту фракцию используя термометр и свое развитое обоняние. Это головная фракция.

2 Вторая фракция. Как-то прижилось название "подголовники", пускай так и будет.. Эта фракция имеет уже меньшее содержание легкокипящих фракций с преобладанием третей фракции (этанол, как основная фракция ректификации) но как и первая, содержит часть соединений из первой.  Если говорить просто- это переходная фракция между головной и телом, но имеющая ароматы. Она как правило отбирается в отдельную емкость и может использоваться как ароматизатор в дистилляте, чем по сути и является. 

Пример: Раз уж я выше упомянул муравьиную кислоту и этилформиат.
Если посмотреть на процессы со стороны придирчивого винокура, станет понятно, что в продукте всегда есть какое-то небольшое количество метанола, а иногда совсем даже и не небольшое (не путать с этанолом) и та же муравьиная кислота прекрасно в ступает с ним в химическую реакцию образуя метилформиат (не путать с этилформиатом).  А теперь, вооружившись справочником посмотрим... Температура кипения метилформиата -   
31,8 °C, а температура кипения этилформиата- 54,3 °C  Приличный разброс градиента?   Вот тут вопрос, а в какой фракции будет преобладать достаточно ядовитый метилформиат и этилформиат, используемый в пищевой промышленности как основной ингредиент ароматических эссенций?  Выводы сами напрашиваются, метилформиат с резким запахом вылетит в первую очередь в головах, а этилформиат будет преобладать в подголовнике.  Видите... сама природа позаботилась о здоровье винокуров и алкашей, главное понимать как она устроена.  Это конечно все упрощенное представление, тот же метилформиат обязательно будет присутствовать в подголовнике, но его концентрация будет очень низкой. А ведь у нас есть еще и бутанол и изобутанол и т.д. и .п. и кислот целый букет. 

  И теперь я скажу, почему я не буду использовать формулы... некоторых идеалистов и теоретиков это может ввести в состояние когнитивного диссонанса и каталептического ступора с параличом среднего уха.  На самом деле, химия - это непредсказуемая наука, ни один химик не сможет идеально рассчитать количество будущих соединений в дистилляте, даже если провести очень подробный анализ сырца. Но! Имея специальные базы и достаточно хороший и конечно же дорогой софт, примерно прогнозировать возможно.  Об этом я упоминал в одной из тем, ссылка на которую есть выше.  Так что, все расчеты и выкладывание формул в интернеты на всяких форумах, есть попытка просто запудрить людям мозги и нагнать на себя важности, не редко специально,  вводя людей в заблуждение для приобретения "авторитета" ... но чаще даже просто по глупости. Начитавшись всяких "лабораторных ректификаций", которые никто так и не смог повторить, даже имея книги и все формулы на своем столе...  *PARDON*

Вернемся к нашим фракциям..
3 Третья фракция не представляет никакого интереса... хотя!! Это почему?  Третья фракция - это практически чистый этанол, ради которого все и затевается.  Но ее обсуждать нет никакого смысла, а как максимально сильно отделить эту фракцию, на форуме написаны огромные отчеты, сдобренные официальными химическими анализами из лабораторий...   Примеры в теме Химические анализы дистиллятов, спирта и других напитков

4 Четвертая фракция была наделена именем "предхвост". Эта фракция может заинтересовать не всех, но тех, кто практикует зерновые- обязательно.  Эта фракция имеет небольшое содержание соединений, кипящих выше температуры кипения этанола, она может содержать различные эфиры, немного жирных кислот и изоамилового спирта или других спиртов "родственных" оному (бутиловый, изобутиловый)... мы обозвали их "изики". Эта фракция тоже как правило отбирается в отдельную емкость и может использоваться в купаже.

5 Пятая фракция. Самая неприятная фракция, содержащая в основном те самые "изики". Рассказывать про нее нет никакого смысла, она утилизируется как можно скорее, перепутать ее с чем-то очень сложно. Но если у вас в доме есть нечисть, злые духи, барабашки или тараканы- можете попробовать окрапить углы. Ели на живых людей она так сильно действует, должна и на все остальное подействовать.  Короче- это ядовитая фракция, от нее нужно избавляться. 

6 Шестая фракция. Эта фракция содержит очень много химических соединений, она представляет большой интерес  как часть купажа в зерновых и иногда в фруктовых. Сейчас трудно взять и перечислить все соединения, лучше я выложу еще одну интересную картинку чтобы неподготовленный новичок слетел с катушек до самого конца.... если дошел до этих строк :)

Кто посмотрел тему с химическими анализами - понял, что намалеванный мной градиент достаточно достоверно коррелирует с реальными химическими анализами и реальной практикой, хотя, многие подстраховываются, а некоторые случайно получают спирт качеством выше чем ГОСТовский "Альфа" ... ну бывает, это не страшно!   Я бы хотел обратить внимание лишь на то, что химические анализы по началу делать даже полезно, по ним можно ориентироваться и сопоставлять свой опыт, накапливания знания. ГОСТовский химический анализ из простой лаборатории не раскрывает всей картинки напитка, он не показывает все химические соединения и микропримеси, отвечающие за ароматы и вкусы..  Сейчас я попробую исправить эту несправедливость. Нервных и идеалистов, начитавшихся лабораторных работ,  прошу отойти от монитора.

В Ирландии есть очень интересный дядечка, Кевин Макнамара, исследователь виски и реальный профи своего дела. Он предоставляет свои данные в открытом виде и я хочу показать вам реальную картинку...
Хроматограмма и пики... Я не буду их переводить на русский, тут и так все понятно, тем более, сейчас используют международные названия химических соединений чаще и это уже норма.

1.    Ethyl octanoate
2.    Acetic acid
3.    Siloxane
4.    1-Hydroxy-2,3-butadione
5.    1-Hydroxy-2-propanone acetate
6.    Furfural
7.    Formic acid
8.    Propionic acid
9.    Isobutyric acid
10.    Dimethyl Sulfoxide
11.    5-Methyl furfural
12.    Methyl decanoate + unknown
13.    Butyric acid
14.    Siloxane
15.    Ethyl decanoate
16.    Furfuryl alcohol
17.    Isoamyl octanoate
18.    Isovaleric acid
19.    2-Methylbutyric acid
20.    Diethyl succinate
21.    3-Methyl-2(5H)-furanone (possible)
22.    Valeric acid
23.    Ethyl undecanoate
24.    Isobutyl decanoate
25.    2(5H)-Furanone
26.    Unknown
27.    Diethylene glycol butyl ether
28.    Siloxane
29.    Methyl dodecanoate
30.    2-Phenylethyl acetate
31.    Methylcyclopentenolone
32.    Hexanoic acid
33.    Ethyl dodecanoate
34.    Isoamyl decanoate
35.    Guaiacol
36.    Dodecyl acetate (possible)
37.    Whiskey lactone (1)
38.    2-Phenylethanol
39.    Heptanoic acid
40.    Siloxane
41.    Dimethoxybenzene or 4-Methylguaiacol
42.    Whiskey lactone (2)
43.    Dodecanol
44.    Unknown
45.    Phenol
46.    Methyl tetradecanoate
47.    Nerolidol
48.    Diethyl malate
49.    Ethyl tetradecanoate
50.    Octanoic Acid
51.    Unknown
52.    p-Cresol
53.    Siloxane
54.    Diethyl octanedioate
55.    Monomethyl succinate (possible)
56.    3,5-Dimethyl-2,4(5H)furandione
57.    Nonanoic acid
58.    Diethyl 2-hydroxyglutarate
59.    Unknown
60.    Tetradecanol
61.    4-Vinylguaiacol
62.    Diethyl nonanedioate
63.    Methyl hexadecanoate
64.    Ethyl γ-lactone 2-hydroxyglutarate
65.    Ethyl hexadecanoate
66.    Decanoic acid
67.    Ethyl 9-hexadecanoate
68.    Triacosan
69.    Unknown
70.    Phthalide
71.    Diethyl Phthalate
72.    Hexadecanol
73.    4-Hydroxycinnamic acid (decomp.)
74.    Methyl stearate
75.    Benzoic acid
76.    Methyl 8-octadecenoate
77.    Ethyl stearate
78.    Dodecanoic acid
79.    Hydroxymethylfurfural
80.    Ethyl linoleate
81.    4-Allyl-2,6-dimethoxyphenol
82.    Diisobutyl phthalate
83.    Vanillin
84.    Sinapic acid (decomp.)
85.    2-Phenylethyl decanoate +2 unknowns
86.    4-Propenyl-2,6-dimethoxyphenol
87.    Ethyl vanillate
88.    Acetovanillone
89.    Vanillin methyl ketone
90.    Tetradecanoic acid
91.    Ethyl homovanillate
92.    propiovanillone
93.    fatty acid ester
94.    similar to 4-Allyl-2,6-dimethoxyphenol
95.    Unknown
96.    Hexadecanoic acid
97.    Syringaldehyde

Всего лишь 97 соединений, правда тут есть парочка неизвестных соединений, но это дело времени..
   

И еще на закуску ... Ром. Пик под цифрой 4 видно?  Тот самый "подголовник".

1.    Acetaldehyde
2.    Methanol
3.    Acetone
4.    Ethyl formate
5.    Ethanol
6.    Ethyl Acetate
7.    n-Propanol
8.    sec-Butanol
9.    Isobutanol
10.    Active amyl alcohol
11.    Isoamyl alcohol
12.    n-Amyl alcohol


Таких хроматограмм достаточно много и они доступны всем, по ним можно тоже понять очень многое...

Надеюсь, тема разовьется.  Это была просто попытка введения в в курс дела :)

У вас в жизни всегда будет все, что вы хотите, если вы будете помогать другим людям получать то, чего хотят они. Персональные приватные консультации возможны только в случае пожертвования на развитие проекта. Все бесплатные консультации только в публичных темах.

2 (2017-04-16 00:21:52 отредактировано Alex bcn)

Re: Моделирование дистиллята в процесе ректификации на стабильной колонне

Иван, очень «сильно» растолковано, шикарно подано! ...... нечего сказать больше. Спасибо!
+

Пиво — интеллектуальный напиток. Какая досада, что его пьет так много идиотов.

3

Re: Моделирование дистиллята в процесе ректификации на стабильной колонне

Я на завтра отложУ. Сейчас наискосок просмотрел, чтобы понять, про что речь  :)

Винокурня Аркадия
---
До седин я у жизни хожу в подмастерьях,
Все еще не зачислен в разряд мастеров... (c)

4 (2017-04-16 00:47:21 отредактировано Alex bcn)

Re: Моделирование дистиллята в процесе ректификации на стабильной колонне

Ну а вот это — шедевр (как всегда):

Иван пишет:

Но если у вас в доме есть нечисть, злые духи, барабашки или тараканы- можете попробовать окрапить углы

  :D

Иван пишет:

А самый главный "ингредиент" рома - это наличие муравьиной кислоты в сусле. Чем больше этой кислоты, тем сильней реакция ее с этанолом, в процессе которой получается этилформиат, тот самый эфир, отвечающий за основной аромат рома...

вследствие чего (каких нюансов) вырабатывается муравьиная кислота в сусле?

Иван пишет:

Разведи 100 гр мелассы в литре воды (в идеале дистиллированной, но это не критично)... посмотри ph куда ползет.

Так именно в мелассе она (муравьиная кислота) содержится?

Пиво — интеллектуальный напиток. Какая досада, что его пьет так много идиотов.

5

Re: Моделирование дистиллята в процесе ректификации на стабильной колонне

Alex.bcn,

Несахара мелассы (все соединения, кроме сахарозы) делятся на неорганические (10%) и органические (20%). Органические несахара подразделяются на безазотистые и азотсодержащие. Безазотистыенесахара составляют углеводы (инвертный сахар, раффиноза и кестоза) и органические кислоты, среди которых уксусная, муравьиная, масляная, молочная, щавелевая, пропионовая, валериановая.

Это достоверно и к свекольной и к тростниковой мелассе, но каждая отдельная партия по хорошему должна исследоваться и иметь техничку по содержанию.  Про кислотность я спрашиваю не просо так... некоторые производители тупо глушат всю кислоту, так как используют кислотный гидролиз в процессе производства.

У вас в жизни всегда будет все, что вы хотите, если вы будете помогать другим людям получать то, чего хотят они. Персональные приватные консультации возможны только в случае пожертвования на развитие проекта. Все бесплатные консультации только в публичных темах.

6 (2017-04-16 09:18:16 отредактировано al)

Re: Моделирование дистиллята в процесе ректификации на стабильной колонне

В общем ,как я понял не получится у меня ром из этой кормовой мелассы. Судя по всему этилформиата и так мало. А погашенная щелочью меласса бродит очень слабо. Прошло две недели, брожение остановилось, кислотность сдвинулась от щелочной к кислотной всего до 5.2 рН. И получается, что условий для набраживания этилформиата не достаточно. Плюс ко всему гоняясь за запахом рома можно метанол хватануть.
О горе мне!
PS или бежать в аптеку и искать муравьиную кислоту в чистом виде и бухать ее в брагу?

Алкоголь не помогает найти ответ,
он помогает забыть вопрос!

7

Re: Моделирование дистиллята в процесе ректификации на стабильной колонне

В аптеке в чистом виде ее наверное нет, только если раствор в спирте. В брагу наверное нет смысла, но в сырец можно попробовать.   Еще не малая часть аромата рома от ацетальдегида, он к стати чувствуется сильней формиата, по крайней мере в аутентичных вариантах.  И метанол в нем есть, вон на анализе.

У вас в жизни всегда будет все, что вы хотите, если вы будете помогать другим людям получать то, чего хотят они. Персональные приватные консультации возможны только в случае пожертвования на развитие проекта. Все бесплатные консультации только в публичных темах.

8

Re: Моделирование дистиллята в процесе ректификации на стабильной колонне

Еще интересный кусочек анализа, нужно обратить внимание на минуты в нижней части... надеюсь, что этот момент уже понятен всем. Это основные ароматические компоненты виски в конкретной фракции.

1.    Nonanoic acid
2.    Diethyl 2-hydroxyglutarate
3.    Unknown
4.    Tetradecanol
5.    4-Vinylguaiacol
6.    Diethyl nonanedioate
7.    Methyl hexadecanoate
8.    Ethyl γ-lactone 2-hydroxyglutarate
9.    Ethyl hexadecanoate
10.    Decanoic acid
11.    Ethyl 9-hexadecanoate
12.    Triacosan
13.    Unknown
14.    Phthalide
15.    Diethylphthalate (из-за превышения этого вещества некоторые сорта виски запрещено продавать в России)
16.    Hexadecanol
17.    4-Hydroxycinnamic acid (decomp.)
18.    Methyl stearate
19.    Benzoic acid
20.    Methyl 8-octadecenoate
21.    Ethyl stearate
22.    Dodecanoic acid
23.    Hydroxymethylfurfuraldehyde
24.    Ethyl linoleate
25.    4-Allyl-2,6-dimethoxyphenol
26.    Diisobutyl phthalate
27.    Vanillin
28.    Sinapic acid (decomp.)
29.    2-phenylethyl decanoate + 2 unknowns
30.    4-(2-Propenyl)-2,6-dimethoxyphenol
31.    Ethyl vanillate
32.    Acetovanillone
33.    Vanillin methyl ketone
34.    Tetradecanoic acid
35.    Ethyl homovanillate
36.    Propiovanillone
37.    fatty acid ester
38.    (similar to 4-allyl-2,6-dimethoxyphenol)
39.    unknown

И еще один... минуты не забываем..

1.    Ethyl octanoate
2.    Acetic acid
3.    Siloxane
4.    1-hydroxy-2,3-butadione
5.    1-Hydroxy-2-propanone acetate
6.    Furfural
7.    Formic acid
8.    Propionic acid
9.    Isobutyric acid
10.    Dimethyl Sulfoxide
11.    5-Methyl furfural
12.    methyl decanoate + unknown
13.    Butyric acid
14.    Siloxane
15.    Ethyl decanoate
16.    furfuryl alcohol + isoamyl octanoate
17.    isovaleric acid + 2-methylbutyric acid
18.    Diethyl succinate
19.    3-Methyl-2(5H)-furanone (possible)
20.    Valeric acid
21.    Ethyl undecanoate
22.    Isobutyl decanoate
23.    2(5H)-Furanone
24.    Unknown
25.    Diethyl pentanedioate

У вас в жизни всегда будет все, что вы хотите, если вы будете помогать другим людям получать то, чего хотят они. Персональные приватные консультации возможны только в случае пожертвования на развитие проекта. Все бесплатные консультации только в публичных темах.

9 (2018-11-11 01:00:07 отредактировано Moonshiner)

Re: Моделирование дистиллята в процесе ректификации на стабильной колонне

Что-то я уже "вижу" как некоторые побежали набирать муравьев для ароматизации.  *FLOW*  *FLOW *FLOW* *

6 я фракция , случаем не "лютерная вода"? По началу было интересно собрать и в дистиллят добавить, но ссыкатно.
В общем , так и не решился.

10

Re: Моделирование дистиллята в процесе ректификации на стабильной колонне

В образцах нелегальной водки диэтилфталат обнаруживался в концентрациях 850—1284 мг/л. эт с вики  :D

Иван пишет:

15.    Diethylphthalate (из-за превышения этого вещества некоторые сорта виски запрещено продавать в России)

Хорошо хоть коровы не летают..

11

Re: Моделирование дистиллята в процесе ректификации на стабильной колонне

Moonshiner, имхо, в вискарь 6-ю обязательно, без нее совсем легкий получается.
Температура отбора жирных кислот

Donatello пишет:

диэтилфталат

Это же пластификатор из PET бутылки.

Бк 28/350 (750)
Рк 28/850 (1600)
Бк 54/750

12

Re: Моделирование дистиллята в процесе ректификации на стабильной колонне

Artem.SHitov пишет:

Это же пластификатор из PET бутылки.

А этилацетатом пластик клеят :)  Разговоры о чаче и правильный рецепт

У вас в жизни всегда будет все, что вы хотите, если вы будете помогать другим людям получать то, чего хотят они. Персональные приватные консультации возможны только в случае пожертвования на развитие проекта. Все бесплатные консультации только в публичных темах.