Определение наиболее эффективных медных участков, влияющих на органолептический профиль продукта

Следующий этап исследования заключался в выявлении наиболее эффективных участков аппарата для связывания сернистых компонентов. Этот важный момент выясняли для максимально полезного использования медных конструкций при проектировании оборудования с целью снижения стоимости аппарата, повышения его качества, а также для проявления положительных и отрицательных сторон при взаимодействии меди и дистиллята в процессе отгонки.

Для определения наиболее значимых участков контакта меди с перегоняемым продуктом с точки зрения воздействия на аромат и состав конечного спирта, на нержавеющий аппарат устанавливались секции из меди. Основными узлами аппаратов были обозначены: испарительный куб, дистилляционная колонна и холодильник конденсации дистиллята.

Конфигурации расположения медных частей в нержавеющем аппарате S при отгонке на спирт-сырец и дробной дистилляции, соответствующие номеру образца S1-S6, представлены в Табл. 2.

Оценка по выявлению сернистых и гнилостных ароматов проводилась органолептическим методом по 3-х балльной шкале. Образцы спиртов, полученных на нержавеющем оборудовании c медными секциями, оценивались на наличие только тех ароматов, которые присутствовали в большом количестве в спирте, приготовленном на полностью нержавеющем оборудовании.

Результаты вкусо-ароматического профиля представлены на Рис. 4.

На основании анализа диаграммы, было установлено, что в аппаратах для получения спирта-сырца наибольшим эффектом по сокращению серосодержащих веществ обладает дистилляционная колонна. На втором месте идет холодильник и наименьшее влияние по уменьшению компонентов серы оказывает испарительный куб.

Следовательно, для повышения эффективности удаления сернистых соединений при отгонке браги на спирт-сырец, необходимо иметь дистилляционную колонну с максимальной площадью контакта спиртовых паров и меди (например, медная колонна с медной РПН).

На аппарате для дробной отгонки наиболее результативными в сокращении сернистых соединений оказались испарительный куб и дистилляционная колонна, практически никакого эффекта не дал медный холодильник.

Несмотря на ряд положительных моментов использования медных частей оборудования, в процессе перегонки с применением данного материала образуются токсичные вещества — оксиды меди. Эти соединения опасны для организма человека и откладываются в печени. В связи с этим, нужно приложить все усилия, чтобы не допустить их попадание в конечный продукт.

Опасные оксиды меди (оксидная плёнка на поверхности деталей аппарата) смываются флегмой и стекают вместе с ней в бак в дистилляционной колонне, а также смываются в конечный продукт из холодильника, поэтому применение медного холодильника стоит исключить. Вообще медь должна применяться в тех узлах и элементах, где происходит подъём спиртовых паров, а с точки разворота спиртовых паров вниз на финальную конденсацию должна использоваться только нейтральная нержавеющая сталь, иначе все усилия по улучшению органолептики от использования меди превратятся в прямой вред здоровью!

Несколько слов о медном шлеме, который обычно выступает на аламбиках в роли воздушного охладителя. Во время процесса перегонки нагреваемая жидкость (её легкокипящая фракция) переходит в пар. Перед конденсацией пары проходят через шлем и частично взаимодействуют с его медными стенками. Основная часть спиртовых паров «пролетает» мимо контактной поверхности шлема без контакта с медью, поэтому эффективность данного устройства весьма условная. Сферическая форма шлема также не имеет никаких преимуществ относительно любой другой конфигурации, кроме увеличения площади поверхности без изменения габаритной высоты элемента. Для сокращения сернистых соединений, пагубно влияющих на органолептику, важна только контактная площадь меди и спиртовых паров!

Для наглядности проведем сравнительный расчет площадей поверхности медной трубы высотой 1м, диаметром 76мм и медной сетки РПН «кассета» диаметром 76 мм, высотой 100 мм (для изготовления одной кассеты диаметром 76 мм расходуется рукав РПН длиной 1 метр).

Рассмотрим медную трубу и посчитаем полезную (внутреннюю) площадь ее поверхности по формуле:

S=π*D*h, где π- число «Пи», D-диаметр трубы, h-высота трубы.

S = 3,14*0,076м*1м ≈ 0,24м²

Проведем параллель с медной сеткой РПН.

РПН изготавливается из медной нити диаметром 0.15мм, на 1 метр рукава РПН расходуется 1100 погонных метров нити.

Определим полезную площадь поверхности:

S = π*D*h = 3,14*0,00015м*1100м ≈ 0,52м².

Таким образом, контактная площадь поверхности:

1. Полой трубы 76мм длиной 1метр составляет всего — 0,24м2

2. Трубы 76мм длиной 1 метр заполненной внутри медной РПН — 0,24м2+0,52м2*10= 5,44м2 (наполнение трубы РПН увеличивает контактную площадь поверхности в 22 раза).

РПН является более эффективным материалом, чем полые медные шлемы. В случае использования колонн с медной РПН исключается образование каналов, через которые пары могут пройти без контакта с медью, в отличии от полого шлема.

На этапе отгонки браги на спирт-сырец, чтобы максимально избавится от сернистых соединений, рекомендуется использовать насадки с медной РПН без мини-дефлегматора, который может привести к чрезмерному укреплению продукта и потери ароматов. Последующую дробную перегонку можно проводить на колоннах из нержавеющей стали.

Давайте подведем итоги относительно использования меди в процессах дистилляции:

1. Форма аппарата не оказывает влияния на связывание серы медью;

2. Самым важным параметром для снижения количества сернистых соединений является контактная площадь спиртовых паров и меди;

3. Медь не может связать все серосодержащие вещества. В связи с этим, изначально используйте простейшие методики по сокращению источников сернистых компонентов на уровне приготовления бражки;

4. Наиболее эффективное снижение серосодержащих компонентов происходит на этапе отгонки браги на спирт-сырец, в дальнейшем вторичное образование этих соединений не происходит. Поэтому при вторичной перегонке медь является необязательным элементом для ведения процесса. При фракционной перегонке (спирта-сырца) можно вкладывать в испарительный куб несколько кассет РПН, этого будет достаточно;

5. При первичной отгонке медь следует использовать в качестве адсорбционного вещества в дистилляционной части аппарата. Медные колпачковые тарелки или колонны с медной РПН (регулярная проволочная насадка Панченкова) идеально подойдут и прекрасно справятся со своей задачей.

6. Определенно не рекомендуется использовать медь в холодильниках, где происходит финальная конденсация спиртовых паров (получение конечного продукта). Не рискуйте своим здоровьем. Помните, что в этом случае токсичные оксиды меди попадают в продукт и накапливаются в Ваших органах.

В заключении данной статьи можно однозначно утверждать, что использование медных узлов в дистилляционном оборудовании благоприятно влияет на вкусо-ароматические свойства готового продукта. Благодаря использованию медных частей перегонного аппарата можно существенно снизить нежелательные ароматы (сернистый, металлический, резиновый и др.) до порога чувствительности, невоспринимаемого обонянием.