Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2008 №3

Остаточный сахар в коньячных виноматериалах служит причиной развития микроорганизмов и повышенного содержания летучих кислот.

Главным способом образования и регулирования химического состава коньячного спирта, который в наибольшей степени определяет качество будущего коньяка, является перегонка виноматериалов.

Принято делить дистиллят на три фракции — головную, среднюю и хвостовую, каждая из которых содержит различные соединения, отличающиеся температурой кипения.

Процесс перегонки позволяет не только выделить спирт, но и обогатить его летучими компонентами перегоняемого виноматериала и образующимися при высокой температуре в кубе.

В головную фракцию переходят, главным образом, низкокипящие летучие вещества виноматериала — сложные эфиры уксусной и масляной кислот, эфиры, высшие спирты, летучие кислоты. Однако этот процесс имеет сложный характер и зависит от многих факторов, которые не всегда поддаются учету. О поведении летучих компонентов виноматериала при перегонке можно судить по величине коэффициента ректификации, который показывает, насколько легко по отношению к этиловому спирту перегоняется тот или иной компонент.

Если коэффициент ректификации больше единицы, примесь испаряется быстрее этанола и накапливается в головной фракции; в то же время, в хвостовую фракцию переходит вещество, если его коэффициент ректификации меньше единицы. Когда коэффициент ректификации равен единице, примеси перегоняются одновременно с этиловым спиртом, и очистки коньячного спирта не происходит. Определены типичные головные примеси (уксусный, масляный, изомасляный альдегиды, муравьино-этиловый, уксусно-метиловый, уксусно-этиловый эфиры и другие компоненты), обладающие большей летучестью, чем этиловый спирт при всех его концентрациях в растворе, и типичные хвостовые (уксусная кислота, фурфурол), коэффициенты ректификации которых меньше 1 во всем диапазоне изменения концентрации этилового спирта от 0 до азеотропной точки.

Поведение промежуточных компонентов с изменением концентрации этилового спирта меняется. При низких концентрациях этилового спирта их коэффициенты ректификации больше 1, и они являются головными компонентами; при высоких концентрациях этилового спирта их коэффициент ректификации меньше 1, и они приобретают характер хвостовых компонентов. Это масляный альдегид, ацеталь, муравьино-этиловый эфир, метанол и т. п.

Летучесть отдельных веществ смеси характеризуется коэффициентом испарения, который представляет собой отношение концентрации данного вещества в паровой фазе к концентрации его в жидкой фазе при нахождении их в равновесном состоянии.

Использование коэффициентов испарения и ректификации дает возможность определять и регулировать в зависимости от спиртуозности перегоняемой жидкости условия накопления в дистилляте тех или иных летучих веществ.

Например, перегонка коньячных виноматериалов на спирт-сырец при атмосферном давлении (содержание спирта от 12,2 % об. до 0,03 % об.) позволяет частично очистить дистиллят от метилового, бета-фенилэтилового спиртов, уксусной и масляной кислот. В то же время остальные примеси будут головными.

При фракционной перегонке спирта-сырца (спиртуозность снижается с 30,5 % об. до 0,03 % об.) в первоначальный момент сгонки, связанной с отбором головного погона, дистиллят будет обогащаться метиловым спиртом, уксусным альдегидом, этиловыми эфирами уксусной и каприновой кислот. Вместе с тем изоамиловый спирт и этиловый эфир молочной кислоты являются промежуточными примесями. И только в дальнейшем, по мере снижения спиртуозности перегоняемой жидкости они приобретают характер головных.

В отличие от констант фазового равновесия для идеальных систем коэффициенты испарения этилового спирта и других компонентов меняются с изменением содержания спирта в жидкой фазе.

Если содержание этилового спирта в кипящей жидкости менее 55 % об., то большинство летучих компонентов — изоамиловый спирт, изоамилизовалериат, амилацетат, амилацетат, этилацетат, метилацетат, акролеин и другие — перегоняются в головную фракцию.

В общем виде, можно утверждать, что при более высокой концентрации этилового спирта температура кипения снижается и в дистиллят переходит меньшее количество летучих кислот. С уменьшением концентрации спирта к концу перегонки переход летучих кислот в отгон усиливается.

Наибольшие трудности при проведении процесса перегонки вызывает поведение промежуточных компонентов.

Коэффициенты ректификации в определенной степени позволяют установить порядок перехода различных летучих соединений в дистиллят и барду при перегонке, однако не дают полной расшифровки протекающих процессов. Коэффициенты испарения и ректификации не учитывают совместного нахождения в смеси многих компонентов, степени их взаимной растворимости и растворимости в водно-спиртовых растворах. Вещества, плохо растворимые в спирте-сырце и в виноматериале (эфиры жирных кислот, высшие спирты), перегоняются значительно интенсивнее, чем этанол в определенном диапазоне его концентрации, хотя имеют более высокую температуру кипения, и, наоборот, хорошо растворимые соединения (метанол, этиллактат, летучие кислоты) перегоняются медленнее, чем этанол. Здесь сказывается сродство этилового спирта и воды. Почти все рассматриваемые вещества хорошо растворимы в чистом спирте и плохо или почти нерастворимы в воде. Эти вещества имеют молекулярную массу больше молекулярной массы воды, и при малом содержании спирта происходит перегонка взаимно нерастворимых веществ (несмешивающихся жидкостей). Как известно, температура кипения смеси в этом случае всегда ниже температуры кипения чистых компонентов. С увеличением крепости спирта увеличивается растворимость компонентов, уменьшается давление и компонент становится менее летуч.

Одновременно с перегонкой в кубе происходит образование альдегидов, спиртов, кислот, эфиров летучих фенолов и других соединений. Окисление спиртов, прежде всего этилового, приводит к образованию альдегидов — уксусного, изобутилового, изоамилового, бензилового, бета-фенилэтилового и других. Окисли тельное дезаминирование и последующее декарбоксилирование аминокислот служит источником образования альдегидов, которые содержат на 1 углеродный атом меньше, чем исходная аминокислота.

Возникновение летучих компонентов особенно интенсивно проходит в медных и железных кубах. В этом случае материал куба, так же как и кислотность вина и дрожжевые автолизаты являются важными факторами, усиливающими процесс накопления летучих веществ.

При перегонке коньячных виноматериалов в медных кубах по сравнению с покрытыми луженным серебром или оловом образуется эфиров на 60-100 %, альдегидов на 10–15 %, фурфурола на 150–200 % больше, а дегидратация пентоз протекает полностью.

Существенное влияние на образование летучих веществ при перегонке оказывает продолжительность процесса дистилляции.

Интенсивное влияние на новообразование альдегидов и эфиров оказывает кислотность вина, при этом в кислой среде в присутствии оксикислот могут образовываться лактоны. При нейтрализации вина наблюдается уменьшение количества ацеталей.

Обогащение аминокислотного состава перегоняемого виноматериала путем внесения дрожжевой биомассы или дрожжевых автолизатов приводит к образованию сложных эфиров (этилизобутират, этилизовалериат, этилкапронат, этиллактат, изоамилацетат), высших спиртов (от гексанола до деканола), алифатических альдегидов и других летучих компонентов, участвующих в развитии тонкого букета и вкуса коньяка.

Таким образом, молодой коньячный спирт включает в свой состав большое число соединений — высшие спирты (свыше 10 компонентов), сложные эфиры (свыше 20), алифатические альдегиды (более 10), жирные кислоты (около 10), терпеноиды. В молодом коньячном спирте присутствуют и такие соединения фурановой и пирановой природы, как 5-метил-4-окси-3(2Н)-фуранон, 3-окси-2-пиранон и 3,5-диокси-6-метил-4-пиранон, которые образуются при дистилляции.