Сравнительный анализ меди и нержавеющей стали. Воздействие на сернистые соединения

Сернистые соединения. Причины возникновения.

Основным преимуществом меди, на которое ссылаются сторонники данного оборудования, является способность связывания сернистых соединений в процессе перегонки. Для понимания необходимости использования меди в оборудовании, сначала целесообразно выяснить источники этих веществ и их влияние на органолептический профиль напитка.

С целью более детального анализа, рассмотрим самые распространенные виды браг: сахарные, зерновые и плодово-ягодные.

Сахарные браги

В состав сахарной браги входят вода, сахар, дрожжи и питательные компоненты.

Вода Источником серы в воде могут служить ионы сульфатов, обуславливающие жесткость воды. В питьевой воде (для браги) их количество минимально, в переделах от 0 до 10 мг/л.

Сахар Состоит на 99,8% из сахарозы и 0,2% влаги. Сернистые соединения отсутствуют.

Дрожжевая клетка Точное содержание серы в дрожжевой клетке невозможно подсчитать, т.к. она входит в различные компоненты клетки в виде ферментов и аминокислот.

Питательная соль Обилие микро- и макроэлементов делают ее незаменимым источником питательных веществ в обедненной среде сахарной браги. Чаще всего в состав питательной соли входят: сульфат аммония, диаммоний фосфат, витамин В1. Все эти вещества необходимы для построения клеточной структуры дрожжей и активной работы ферментов.

Состав сахарной браги дает представление о значительном количестве сернистых соединений. В результате жизнедеятельности дрожжей, в процессе брожения, серосодержащие компоненты подвергаются химическим изменениям. Большая их часть преобразуется в сероводород и улетучивается, остальная может образовывать соли и вступать в реакцию при брожении и первичной отгонке. Получающиеся при этом сернистые соединения, обладают хорошей летучестью и растворимостью в спирте. Эти сернистые компоненты оказывают негативное влияние на органолептику конечного продукта, но проявляют они себя только при разбавлении ректификата или дистиллята водой, до разбавления их крайне тяжело уловить (определить) в спирте (или дистилляте).

Зачастую самогонщики пишут на форум: «спирт хороший, без запаха, а после разбавления в напитке появляются оттенки резины...» — это тот самый случай!

В сахарных брагах главным представителем сернистых веществ является s-метилтиоацетат и схожие с ним химические соединения. S-метилтиоацетат образуется из серы и метилтиоацетата при температурном воздействии (первичной отгонке). Данное образование связано с разрушением дрожжевой клетки и высвобождением большого количества сернистых веществ. Их присутствие выражается запахом резины или каучука, а также медицинским или запахом мочевины.

Для сокращения негативного влияния сернистых соединений в дистиллятах из сахарной браги, необходимо:

1. Избегать попадания дрожжевого осадка в перегонный куб, что позволит сократить образование s-метилтиоацетата;

2. Вести брожение при температурах в пределах 20-26℃ для лучшего улетучивания сернистых соединения во время интенсивного брожения;

3. Использовать спиртоустойчивые штаммы дрожжей во избежание разрушения дрожжевой клетки при брожении.

Зерновые браги

В состав зерновой браги входят вода, зерно и дрожжи.

На предмет присутствия серосодержащих компонентов ранее были проанализированы вода и дрожжи.

Рассмотрим средний химический состав компонентов зерна:

1. Крахмал — 55- 70%

2. Вода — до 15%

3. Белок — 10-20%

4. Некрахмалистые полисахариды — 3-5%

5. Витамины и Минеральные вещества — 2,5-3,5%

6. Жиры — до 2%

Основными источниками сернистых соединений в зерновой браге являются белок, некоторые витамины и минеральные вещества, жиры и жирные кислоты.

В Табл. 1 представлены серосодержащие компоненты, негативно сказывающиеся на органолептических показателях готового продукта.

Все вышеперечисленные соединения хорошо растворимы в спирте и легко переходят в конечный продукт, воздействуя на вкусо-ароматические свойства.

В технологии приготовления зерновых браг различают 2 основные схемы проведения процесса брожения — белую и красную. По белой схеме, сбраживается отфильтрованное от дробины после затирания сусло. По красной схеме, брожение ведется вместе с дробиной.

Основные способы сокращения серосодержащих компонентов в зерновых брагах:

1. Избегать попадания дрожжевого осадка в перегонный куб, что позволит сократить образование s-метилтиоацетата;

2. Вести брожение при температурах в пределах 20-26℃ для лучшего улетучивания сернистых соединения во время интенсивного брожения;

3. Использовать специальные штаммы дрожжей во избежание разрушения дрожжевой клетки при брожении;

4. Кипятить отфильтрованное после затирания сусло в течение 20-30 минут с открытой крышкой — применимо только для белой схемы. Данная операция позволит сократить содержание сернистых соединений (ДМС, ДМДС и ДМТС) в результате их испарения. После кипячения требуется быстрое охлаждение сусла (не более 20-30 мин) во избежание вторичного образования этих компонентов;

5. Перед отгонкой брагу необходимо максимально отделить от дробины и дрожжей;

6. Исключить заражение браги посторонними микроорганизмами, соблюдением микробиологической чистоты оборудования, а также своевременной отгонкой.

Плодово-ягодные браги

Основу браги составляют вода и плодово-ягодное сырье.

Химический состав компонентов плодово-ягодного сырья одинаков, различается лишь процентное содержание. В состав входят следующие вещества: вода, углеводы, органические кислоты, фенольные соединения, азотистые компоненты, макро- и микроэлементы, витамины.

При выращивании сырья для богатого урожая и борьбы с вредителями зачастую используют комплексы минеральных удобрений. Данные подкормки и удобрения содержат источники серы, которые в большей части переходят в сырье. Наряду с удобрениями, в сырье в качестве серосодержащих компонентов выступают некоторые аминокислоты (метионин, цистеин) и витамины.

В связи с высоким содержанием органических кислот в плодово-ягодных брагах, процессы образования побочных сернистых продуктов при первичной отгонке протекают с повышенной силой и даже небольшое содержание данных компонентов может негативно повлиять на вкусо-ароматические свойства готового продукта. Поэтому процесс перегонки браги на спирт-сырец должен протекать максимально быстро.

Для минимизации сернистых соединений в дистиллятах из плодово-ягодной браги необходимо:

1. Избегать попадания дрожжевого осадка в перегонный куб и длительного кипячения браги, что позволит сократить образование s-метилтиоацетата;

2. Вести брожение при температурах в пределах 20-26℃ для лучшего улетучивания сернистых соединения во время интенсивного брожения;

3. Использовать специальные штаммы дрожжей во избежание разрушения дрожжевой клетки при брожении.

4. Поддерживать микробиологическую чистоту в процессе приготовления.

Сравнительный анализ меди и нержавеющей стали. Воздействие на сернистые соединения

В настоящее время факт влияния материалов перегонного оборудования на конечный продукт еще до конца не изучен.

Ряд экспериментов по воздействию оборудования из меди и нержавеющей стали на количественный состав сернистых соединений был проведен группой научных сотрудников Эдинбургского исследовательского института.

В своей работе ученые рассмотрели основные серосодержащие компоненты, сопровождающие продукт на всех стадиях производства: s-метилтиоацетат, ДМС, ДМДС, ДМТС, ММФДС (метил-2-метил-3-фурил дисульфид).

Первоначальные исследования были направлены на выявление факта воздействия меди по отношению к сернистым веществам. Специально для проведения опыта применялись стеклянные дистилляторы. Проводилась первичная перегонка идентичных образцов браг. Различие заключалось в том, что в одну из нагреваемых колб предварительно была добавлена медная проволока.

В дальнейшем полученные дистилляты анализировали путем органолептического и химического (газохроматографическим методом) анализа на наличие сернистых соединений. Было установлено, что образец, полученный при отгонке с медной проволокой, содержал меньшее количество сернистых соединений и обладал лучшими вкусо-ароматическими свойствами.

Для проведения основного цикла экспериментов изготовили несколько лабораторных аппаратов из меди и нержавеющей стали. Целью данной серии опытов было показать разницу количества сернистых соединений в конечном продукте при отгонке браги на полностью медном аппарате и установке из нержавеющей стали. А также показать эффективность использования медных узлов в разных частях перегонного аппарата (испарительный куб, колонна, холодильник).

Объем лабораторных аппаратов составил: 2 литра для отгонки браги и 1 литр для дробной (второй) перегонки спирта-сырца.

Первоначально проводилась отгонка браги на спирт-сырец, затем дробная дистилляция. Исследования относительно содержания сернистых соединений были направлены на сравнение спиртов, полученных двойной перегонкой, используя полностью медные и полностью нержавеющие перегонные аппараты.

Ход эксперимента

В качестве материала для отгонки использовалась солодовая брага, приготовленная по белой схеме. Для чистоты эксперимента весь объем браги замораживался и по ходу всего эксперимента хранился при температуре −20℃. По мере проведения опыта, необходимое количество браги размораживали и проводили исследования. Каждое исследование выполнялось минимум 3 раза, на основании чего были получены усреднённые значения показателей.