Аннотация: Слышали слово "первач"? Думаете, что это синоним хорошего самогона? А вот и нет - совсем наоборот.
Трактат
о приготовлении и дистилляции зерновых браг
Глава 1.
Этиловый спирт
Этиловый спирт (C2H5OH), который называют еще винным спиртом или алкоголем, имеет температуру кипения 78,4 градуса, а расчетная плотность его при температуре 20 градусов по Цельсию составляет 0,8 г/см³.
Сферы применения этилового спирта определяются его свойствами. Он горюч, летуч, растворим, а также обладает антисептическими свойствами. Человечество использует его при производстве продуктов питания и напитков, парфюмерии и косметики, в медицине и фармацевтике и в других областях.
Этиловый спирт можно получить с помощью сбраживания пищевого сырья, гидролизом растительных материалов, а также гидратацией этилена. Нас же интересует метод сбраживания пищевого сырья или, другими словами, метод сбраживания простых сахаров дрожжами. Формула получение этилового спирта таким путем выглядит следующим образом:
C12H22O11+Н20 = 4C2H5OН+4СО2+ТЕПЛО
Если же эту формулу представить атомными массами, то мы получим следующее равенство:
В итоге, из 342 единиц сахара и 18 единиц воды можно получить 184 единицы этанола. Коэффициент выхода получается 0,54. А учитывая плотность этанола и то, что максимально возможная концентрация этанола при перегонке составляет 96%, коэффициент выхода в миллилитрах составит 0,68. Таким образом, в идеальных условиях из одного килограмма сахара можно получить 680 миллилитров этилового спирта.
Самым простым сырьем для получение этилового спирта являются глюкоза или фруктоза. Но их можно заменить и сложными сахарами, например, крахмалом. Но его напрямую использовать нельзя, так как молекула крахмала не подходит для питания дрожжей.
Зато крахмал можно разложить на простые сахара под действием температуры и при участии фермента, называемого диастазой, состоящей из α- и β-амилаз, и декстриназой. Данные ферменты содержатся в ростках зерен.
Формула получения простого сахара из крахмала выглядит так:
C6H10O5 + H2O + ФЕРМЕНТЫ = C6 H12O6,
Если же эту формулу представить атомными массами, то мы получим следующее равенство:
162 (крахмал)+18 (вода) = 180 (сахар)
Получается, что для получения 1 кг сахара необходимо 0,9 кг крахмала. А учитывая, что, например, в пшенице доля крахмала составляет около 70%, для 1 получения 1 кг сахара необходимо около 1,3 кг пшеницы.
Так, вкратце, мы описали теоретическую основу получения этилового спирта из крахмалосодержащего сырья, а именно зерна. Теперь остановимся на некоторых вопросах подробнее.
Глава 2
О дрожжах и спиртовом растворе
Дрожжи - это большая группа одноклеточных грибов, которые при благоприятных условиях размножаются вегетативно, почкованием. Продуктом их жизнедеятельности, иными словами брожения, является, интересующий нас, этиловый спирт.
При наличии достаточного количества кислорода дрожжи, поглощая сахар, бурно размножаются и выделяют углекислый газ. Но если доступ к кислороду ограничить, то они начинают вырабатывать спирты, различные кислоты и масла, совокупность которых мы будем называть спиртовой смесью.
На брожение влияют несколько факторов.
Во-первых, это концентрация сахара в воде. Наиболее благоприятная концентрация для большинства дрожжей составляет от 10% до 15%. При более высоких концентрациях брожение останавливается, так как сахар в этом случае выступает уже как консервант. А при низких концентрациях брожение проходит медленно.
Во-вторых, это температура. Оптимальная температура для брожения дрожжей находится в диапазоне от 28 до 32 градусов по Цельсию. Более высокие температуры приводят к гибели дрожжей, а более низкие замедляют процесс брожения.
В-третьих, это кислотность среды. Оптимальной является кислая среда от 4,0 до 4,5 pH. Поэтому качество воды также занимает не последнее место.
В-четвертых, это количество накопившегося спирта. Чем выше концентрация спиртовой смеси, тем медленнее брожение. Это связано с тем, что спирты действуют на дрожжи угнетающе. Уровень концентрации спиртовой смеси, при котором прекращается их брожение, у различных видов дрожжей разный. Так, например, у хлебопекарных это 12%, а у спиртовых 17%.
В-пятых, это количество дрожжей. Дрожжи бывают как сухими, так и свежими. Поэтому чтобы получить необходимое количество дрожжей надо следовать прилагаемой к ним инструкции, где также указывается и правило из разведения.
Итак, соединив воду, сахар и дрожжи мы получаем брагу, а ограничив доступ кислорода дрожжи в браге начинают бродить. В итоге, в перебродившей браге содержится вода и спиртовая смесь.
Здесь мы подошли к вопросу - как извлечь из этой водно-спиртовой смеси этиловый спирт?
Так как вода кипит, а значит и конденсируется, при температуре большей чем этиловый спирт, то этиловый спирт можно выпарить из водно-спиртовой смеси и затем его сконденсировать. Этот процесс называется дистилляцией. А повторяя дистилляцию можно повысить и долю этилового спирта в водно-спиртовой смеси.
Этот процесс виден на графике кривой равновесия фаз для смеси чистый спирт/чистая вода. Нижний график - это жидкость, верхний график - это пар.
(тут был рисунок)
При содержании в жидкости 10% этилового спирта в паре его концентрация достигает 53%. Последующая конденсация дает водно-спиртовую смесь такой же концентрации.
В состав спиртовой смеси входит около 70 компонентов. В основном это этиловый спирт, и около 1% от общего объема занимают другие компоненты: низшие, средние и высшие спирты (наиболее опасный из них метанол), альдегиды (наиболее опасный из них фурфурол), кислоты и эфиры.
Все эти компоненты в зависимости от температуры кипения разделяются на три фракции: головная, основная и хвостовая. Так, например, метанол с температурой кипения 64,7 градуса входит в состав головной фракции, этанол с температурой кипения 78,4 градуса составляет основную фракцию, а фурфурол с температурой кипения 161,7 градусов входит в состав хвостовой фракции.
На первый взгляд, нагрев водно-спиртовую смесь до температуры до 78 градусов, мы извлечем головные фракции. Затем, чуть увеличив температуру, извлечем этиловый спирт. Но это не так. На самом деле главную роль играет способность вещества испаряться из смеси, а не температура его кипения. И при рассмотрении процесса дистилляции корректнее температуру кипения называть температурой конденсации.
Как видим из графика для извлечения этилового спирта придется нагревать водно-спиртовую смесь не до 78,4 градусов, а значительно выше, так как нужен пар для последующей его конденсации.
(тут был рисунок)
Так водно-спиртовую смесь с 15% содержанием спирта придется нагревать до температуры чуть ниже 100 градусов. Но в процессе испарения меняется количество оставшегося этилового спирта в смеси, и соответственно меняется способность испаряться у различных компонентов. Поэтому при дистилляции в разные моменты времени в паре будут присутствовать этиловый спирт, головные, и даже хвостовые фракции в различных концентрациях.
Из вышесказанного следует, что дистилляцией невозможно получить чистый этиловый спирт, а только водно-спиртовую смесь с различным уровнем примесей. И для снижения уровня примесей в дистилляте применяют метод многократной дробной перегонки.
Получение же чистого этилового спирта возможно при ректификации, о которой речь будет ниже.
Но прежде, чем перейти к сути трактата, мы обратимся к истокам.
Глава 3.
История этилового спирта
Первое знакомство с алкоголем произошло во времена раннего палеолита, когда наши предки жили стадами, вели кочевой образ жизни, занимались собирательством и охотой. Они заметили, что перезрелые плоды действуют опьяняюще и снимают психологическое напряжение. Отметив полезность этого открытия, они стали целенаправленно искать такие плоды и употреблять в пищу в качестве антидепрессантов.
В среднем палеолите, при переходе к оседлому образу жизни, люди учились делать запасы продуктов, чтобы обезопасить себя от голода. Найденные спелые плоды и соты с медом пытались сохранить. Но под воздействием влаги, температуры и диких дрожжей содержащие сахар запасы начинали бродить. Неудача обернулась новым открытием. В тот момент, когда люди поняли, что перезрелые плоды можно больше не искать, а получать искусственным путем, зародилось виноделие.
В эпоху неолита, наряду с совершенствованием орудий труда и развитием общества, развивалась и технология виноделия. Сок из плодов стали извлекать, собирать и сбраживать на диких дрожжах. Получившиеся напитки могли храниться длительное время. Постепенно и содержание этилового спирта в напитках увеличивалось. Возникли первые ритуалы, связанные с употреблением алкоголя, в основном религиозного характера.
Опираясь на археологические данные, можно допустить, что люди научились получать и сохранять слабоалкогольные напитки в промежутке между 7000 и 5000 годами до нашей эры. На территории современного Китая и в Передней Азии были обнаружены остатки спиртосодержащих напитков из фруктов, меда.
Исключительно важной вехой стало открытие технологии изготовления пива, что произошло в также Китае и Передней Азии между 4000 и 3000 годами до нашей эры. К открытию привело стечение ряда обстоятельств. В результате неправильного хранения проросло зерно, но его не выбросили, а просушили и перемололи в муку. Муку залили водой и на время о нем забыли. Под действием солнца и ферментов, содержащихся в ростках, крахмал разложился на сахар, а случайно попавшие в сосуд дикие дрожжи превратили этот раствор в пиво.
Но прошли столетия прежде чем люди смогли выделить этиловый спирт. Есть сведения, что в древней Ассирии собирали сконденсированную влагу, с пробок плотно закрытых винных горшков. Хотя доля именно этилового спирта в этом конденсате была мала.
Ключевым моментом на этом пути стало открытие дистилляции. Это произошло в начале бронзового века, по всей видимости в Древнем Египте в результате химического опыта по выделению эфирных масел, когда пар от нагретой в сосуде жидкости был сконденсирован и собран в специальной чаше.
На рисунке из Древнего Египта, более позднего периода, мы видим изображение этого процесса. Под сосудом горит огонь, в сосуд помещена изогнутая трубка, для надежности скрепленная укосиной, а в руке мальчика небольшая чаша, вероятно для сбора дистиллята. Интересна зеленая окраска сосудов, свидетельствующая о том, что они сделаны из меди.
(тут был рисунок)
Большой вклад в дело развития дистилляции внес Зосима Панополитанский, живший в Александрии около III - VI веков нашей эры. На рисунке из его трактата изображен перегонный куб или амбикс (чаша). Из важных усовершенствований мы видим сосуд с высоким горлышком и шлем-холодильник надетый на сосуд.
(тут был рисунок)
Под натиском арабов в VII веке нашей эры Александрия пала, но технология дистилляции сохранилась и перекочевала на Ближний Восток. Там она получила свое дальнейшее развитие. Амбикс стал называться аль-эмбиком или аламбиком.
Арабский ученый Джабир ибн Хайан, живший в VIII-IX веках нашей эры и известный в Европе как Гебер, сделал описание процесса дистилляции, дошедшее до наших дней.
На рисунке из арабской рукописи видны основные части аламбика. Мы видим куб, шлем-холодильник с трубкой и сосуд для сбора дистиллята. Снова отмечаем зеленую окраску, которая указывает, что прибор сделан из меди.
(тут был рисунок)
Приблизительно в тоже время арабский ученый ал-Кинди написал книгу о производстве духов, в которой также упоминается аламбик.
Позже персидский ученый Ар-Рази в IX-X веках нашей эры систематизировал имеющиеся знания. Он впервые выделил винный спирт и описал технологию его получения путем перегонки на аламбике.
Масштабное производство и торговля духами на Ближнем Востоке привели к тому, что стали конструировать промышленные дистилляторы. На рисунке из арабской рукописи XII века изображено производство дистиллята в промышленных объемах. Как мы видим конструкция аламбика не поменялась.
(тут был рисунок)
В XI-XII веках, во времена крестовых походов и господства арабов на Пиренейском полуострове и Южной Италии, усовершенствованная технология дистилляции возвращается в средневековую Европу. Аламбики стали обязательным оборудованием всех алхимических лабораторий. К этому времени относятся и сведения о получении винного спирта в Южной Италии.
К сожалению, европейские книги по алхимии в большинстве своем были уничтожены инквизицией и указать источник, в котором впервые упоминается зерновые дистилляты невозможно, но можно предположить, что это произошло в XIII веке.
С появлением книгопечатания и началом эпохи Возрождения научные труды становятся доступнее, и дистилляция перестает быть чем-то таинственным.
На гравюре из книги "Liber fornacum" XV века, изданной в Испании, подробно изображен аламбик и процесс дистилляции проводимыми двумя алхимиками.
(тут был рисунок)
Эта книга являлась поздним переложением работ, ранее упомянутого нами, Джабир ибн Хайан.
В том же XV веке был усовершенствован холодильник, который значительно увеличил эффективность аламбика. Бенедиктинского монах Базиль Валентин для лучшей конденсации предлагал погружать трубку с паром в сосуд с холодной водой. А также рекомендовал повторную перегонку для увеличения концентрации спирта в дистилляте.
Одновременно с этим набирают популярность крепкие алкогольные напитки, полученные путем дистилляции. И уже в конце XV века вводятся первые ограничения на их продажу. В 1496 году в Нюрнберге вводится ограничение на продажу продуктов перегонки по воскресеньям и праздникам.
С этого момента и начинается современная история зерновых дистиллятов.
Глава 4
О современных дистилляторах.
С развитием производства крепких алкогольных напитков и эфирных масел начинают совершенствоваться и дистилляторы. Основным материалом для их изготовления оставалась медь.
И в итоге появились современные аламбик (слева) и алькитара (справа).
(тут был рисунок)
Сперва рассмотрим наиболее распространенный классический дистиллятор - аламбик.
Как видим, его конструкция изменилась и усовершенствовалась. По совету упомянутого выше Базиля Валентина был добавлен холодильник - змеевик, соединенный с перегонным кубом трубкой и погруженный в сосуд с холодной водой. Также были придуманы дополнительные блоки, которые позволяли улучшить качество продукта, например, колонны, линзы. А для снижения риска пригорания браги аламбик стали нагревать не на открытом огне, а на водяной бане или паром.
Для промышленных целей, когда объем перегонки велик, к аламбику был добавлен еще один куб для предварительного нагрева браги, что позволило экономить топливо и время. Так появился шарантский аламбик.
(тут был рисунок)
Эта разновидность аламбика чаще используется для изготовления дистиллятов из фруктов, таких как коньяк, кальвадос и прочие. Но это не означает, что классический аламбик или алькитара дадут какой-либо иной результат.
При производстве зерновых дистиллятов, при нагреве, образуется значительное количество пены. И чтобы избежать попадания её в готовый продукт был сконструированы португальский (слева) и вискарный (справа) аламбики.
(тут был рисунок)
Увеличенная высота конструкции позволяла не только снизить риск попадания пены в дистиллят, но и повысить его крепость.
Другой классический дистиллятор - алькитара, отличается от аламбика своей компактностью, которая достигается особой конструкцией шлема-холодильника. Сверху шлема установлена глубокая тарелка для холодной воды, в внутри сосуд для сбора конденсата, который по трубке выходит наружу. На алькитару может также быть установлена дополнительная колонна.
Чаще всего алькитару используют для производства эфирных масел. Но это вовсе не значит, что какой-либо из указанных дистилляторов нельзя использовать для получения либо фруктовых, либо зерновых дистиллятов, либо эфирных масел.
Дистилляторы могут быть не только классической конструкции, изготавливаться не только из меди, но и из нержавеющей стали, из алюминия, и даже из стекла. Но схема у всех примерно одинаковая: емкость, где содержится брага, трубка по которой идет пар, холодильник и емкость для сбора готового продукта.
(тут был рисунок)
На схеме справа мы видим новый элемент, это сухопарник, которого не было в классических дистилляторах. Сухопарник ставится перед холодильником для улучшения качества готового продукта. В нем происходит конденсация побочных кислот и масел с более высокой температурой кипения, чем у этилового спирта. И все для того, чтобы получить дистиллят с наименьшим количеством примесей.
Здесь следует остановиться и ввести понятие тепломассообмена - дисциплины, которая изучает закономерности процессов теплообмена сопровождающихся переносом вещества. Нас интересует тепломассообмен, который происходит в системах, использующих жидкие или газообразные рабочие среды, а сама рабочая среда при этом меняет свое агрегатное состояние: из жидкости в газ и наоборот.
Знания об этих закономерностях позволили сконструировать ректификационную колонну, которая способна производить чистый этиловый спирт.
Ректификационная колонна представляет из себя вертикальный цилиндр, внутри которого располагаются тарелки, и работает она следующим образом. Брага нагревается и пар с этиловым спиртом поднимается вверх по колонне, затем он конденсируется и стекает вниз, встречая по пути новую порцию пара. Данный процесс повторяется до тех пор, пока внутри колонны не наступает состояние динамического равновесия пара и жидкости. При этом происходит разделение на фракции: фракции с высокой температурой кипения оказываются внизу, а с низкой температурой кипения наверху колонны. Для сброса избыточного давления на верху колонны колонне устанавливается клапан. На высоте, соответствующей температуре кипения этилового спирта, устанавливается заборный узел, через который пар подается на конденсацию. И чем выше ректификационная колонна, тем чище получается этиловый спирт.
Сильно упрощенный вариант ректификационной колонны представляет собой наиболее совершенный дистиллятор - бражную колонну.
Принцип работы бражной колонны ничем не отличается от работы классического дистиллятора. Но она компактна, так как не требует сухопарника и имеет прямоточный холодильник - на сегодняшний день наиболее эффективный. Бражную колонну можно усовершенствовать, например, увеличив ее высоту, установить на колонну дополнительный холодильник-дефлегматор, а внутрь колонны поместить специальную сетку. Как видим все эти усовершенствования направлены для улучшения тепломассообмена в колонне.
Так какой же дистиллятор лучше? Тот, который за минимальное количество времени позволит получить максимальное количество этилового спирта. Ведь чем продолжительнее время кипячения браги, тем больше из нее испарится хвостовых фракций, и тем ниже будет качество дистиллята. Значит, во-первых, в перегонном кубе брага должен закипеть быстро, а во-вторых, при интенсивном кипении браги и, соответственно, интенсивном испарении спиртов холодильник дистиллятора должен успевать сконденсировать пары спиртов полностью.
Отсюда вывод: дистиллятор необходим с эффективным холодильником, а перегонный куб должен быть изготовлен из материала с высокой теплопроводностью. Всем этим требованиям удовлетворяют медные перегонные кубы с медными бражными колоннами.
С этого места можно перейти к одной из важнейших глав нашего трактата.
Глава 5
О солоде, воде и дрожжах.
Как мы уяснили из предыдущих глав, для того чтобы приготовить зерновую брагу необходимы вода, солод и дрожжи.
Теперь рассчитаем необходимые пропорции воды и солода. Для этого пойдем с конца. Допустим мы используем хлебопекарные дрожжи, которые прекращают брожение при 12% этилового спирта в готовой браге. Это значит, что в 1 литре браги содержится 880 мл воды и 120 мл этилового спирта. А 12 мл этилового спирта получаются из 176 гр. сахара, если приметить коэффициент, полученный нами в 1 главе. Соответственно на 1 литр воды необходимо 200 гр. сахара. Но, это для идеальных условий. На практике же количество сахара увеличивают на 10% до 220 гр. на литр воды. Отсюда получается классическая пропорция: на 1 кг сахара - 4,5 литров воды.
А 1 кг сахара, как мы выяснили, - это 1,3 кг пшеницы. Но для браги необходим солод, а не пшеница, а из 1 кг пшеницы с учётом потерь получается 0,75 кг сухого солода. Значит на 4,5 литра воды необходимо 0,98 кг солода. И так как крахмал, содержащейся в солоде, превращается в сахар не полностью, то количество солода увеличивают на 10%. Таким образом, получаем пропорцию для сухого солода: на 1 кг солода - 4 литра воды.
Так как же получают солод? Проросшее зерно и есть солод. Для приготовления зерновой браги используют как свежий или зеленый солод, так и сухой солод. Вкусовые качества дистиллята, приготовленного из зеленого солода немного выше, но его нельзя долго хранить. Сухой же солод можно хранить длительное время. Поэтому в большинстве случаев используют сухой солод. Еще одно важное замечание. Сухой солод должен обязательно содержать ферменты, то есть этап ферментации при изготовлении солода должен быть пропущен, так как ферменты при высокотемпературной сушке погибают и крахмал не превратиться в сахар. Поэтому для производства зерновой браги необходим неферментированный солод.
Следует отметить, что в солоде разных видов зерновых различные ферменты содержаться в разных пропорциях, поэтому для более полного превращения крахмала в сахар применяют смеси различных солодов, что в конечно сказывается и на вкусе дистиллята.
Рассмотрим процесс получения зеленого солода подробнее.
Солод изготавливают из целых зерен, которые имеют всхожесть выше 90%. Обычно это зерна, с момента сбора которых прошло не менее двух месяцев и не более трёх лет. При необходимости делают тест на всхожесть. Для этого замачивают 100 зерен на 2-3 дня и смотрят сколько зерен проросло.
Убедившись в годности зерна, его промывают несколько раз, чтобы удалить весь мусор. Затем заливают холодной водой на 3 часа, после перемешивают и сливают воду. Эту процедуру повторяют 4 раза. Рекомендуется на последнем этапе провести дезинфекцию. Для этого готовят раствор марганцовки (1 гр. на 10 литров воды) и заливают зерно на полчаса и промывают в проточной воде. Затем подготовленное для проращивания зерно выкладывают слоем около 3 см в темном месте на влажную тряпку, и накрывают другой влажной тряпкой. Температура проращивания должна быть 12-15 градусов. Два раза в сутки зерно перемешивают, а тряпки увлажняют. Вскоре, приблизительно через 2 дня, появляются корешки длиной около 5 мм. Это и есть зеленый солод.
(тут был рисунок)
Для дальнейшего использования его нужно продезинфицировать в марганцовке, как было описано ранее, просушить под вентилятором и перемолоть любым способом. Приготовленный таким образом солод лучше использовать в течении суток, но не хранить дольше трех дней.
В заключение необходимо отметить, что пропорция между весом зеленого солода и водой немного изменится. Воды необходимо больше на 5%, то есть на 1 кг зеленого солода на 4,2 литра воды. Это связано с тем, что зеленый солод осахаривается с меньшими потерями.
Вода для приготовления браги должна быть чистой, содержать кислород и микроэлементы. Так как брожение с выделением этилового спирта происходит без доступа кислорода, то растворенный в воде кислород крайне важен для размножения дрожжей на первом этапе брожения. Микроэлементы, растворенные в воде необходимы для питания дрожжей, поэтому мягкая вода, а тем более дистиллированная, не подходит для браги, но чрезмерная жесткость также вредна, так как замедляет процесс брожения. Из всего вышеизложенного следует, что вода из водопровода в основном удовлетворяет этим критериям. Но и ее можно улучшить, пропустив через угольный фильтр, а затем, проведя аэрацию.
Теперь рассмотрим вопрос о необходимом количестве дрожжей. Дрожжи бывают дикими и культурными. Дикие дрожжи можно найти на кожуре плодов и ягод. Культурные дрожжи производят на фабриках и обычно бывают свежими прессованными и сухими. Для получения этилового спирта применение культурных дрожжей наиболее эффективно, так как свойства и качества существенно стабильнее, чем у диких. Но разумеется культурные дрожжи менее устойчивы к окружающей их среде.
Культурные дрожжи бывают хлебопекарными, пивными, винными и спиртовыми. Для получения зерновых дистиллятов лучше всего подходят спиртовые дрожжи, а винные дрожжи лучше всего подходят для производства фруктовых дистиллятов.
Количество культурных дрожжей, необходимое для внесения в брагу, рассчитывают исходя из инструкции к ним. Ошибка в количестве сказывается на качестве дистиллята. Недостаточное количество дрожжей приводит к тому, что не весь сахар перерабатывается в спирт. Дело в том, что при отсутствии кислорода дрожжи прекращают размножение, и через определенное время погибают, таким образом количество активных живых дрожжей постепенно сокращается. Это приводит к снижению концентрации спирта в браге.
Недостаточное количество дрожжей также ведет к увеличению времени брожения, из-за чего растет количество примесей в браге, так как кроме дрожжей присутствуют и другие нежелательные микроорганизмы. Излишнее же количество дрожжей увеличит скорость брожения, но также приведет к ухудшению качества дистиллята.
Для некоторых видов сухих дрожжей справедлива следующая пропорция: на 1 кг солода необходимо вносить 10 грамм дрожжей.
Глава 6
О необходимых инструментах и оборудовании
Для составления списка необходимого оборудования и инструментов перечислим основные этапы приготовления зернового дистиллята: хранение и подготовка сырья; варка браги; брожение; дистилляция; изготовление и хранение дистиллята. Также нужно определиться с объемами производства дистиллята: если производство ориентировано на собственные нужды, то мощность и размеры оборудования подбираются соответствующие.
Начнем с первого этапа - хранение и подготовка сырья. Для хранения зерна или зернового солода нужна вместительная емкость для хранения пищевых продуктов, исключающая попадание внутрь посторонних предметов и вредителей. Идеально подойдет соответствующий пластиковый бак с крышкой. Если предполагается использование зеленого солода, то необходим противень и любое приспособление для измельчения зеленого солода. Если предполагается использование сухого солода, то необходима зернодробилка. Если же приобретается сухой дробленый солод, то емкостью для хранения и ограничиваются. Кроме, того нужен ковш, мерная емкость и весы. Если качество водопроводной воды низкое, то необходим угольный фильтр, который возможно потребуется на следующих этапах, и, желательно, компрессор с аэратором. Если же и этого для подготовки качественной воды недостаточно, то лучше перейти на бутилированную воду.
Теперь перейдем к следующему этапу - варка браги. Для варки браги необходима металлическая емкость с крышкой. Объем этой емкости должен быть на 35-40% больше, чем объем используемой воды. Это связано с тем, что солоду также требуется объем. Для этой цели подойдет стальной или алюминиевый бак с крышкой. Также необходим регулируемый источник тепла, который будет задействован также и на этапе дистилляции. Для этого подойдут газовая или электрическая плитка. Кроме того, понадобятся термометр, сахарометр, большая ложка с длинной ручкой, мерный стакан.
На этапе брожения потребуется герметичная емкость для брожения с гидрозатвором. В качестве емкости для брожения подойдет непрозрачный пластиковый бак для пищевых продуктов с герметичной крышкой. Объем бака должен быть на 30% больше, чем объем заливаемой в него браги. Это связано с тем, что в процессе брожения, особенно в начале, брага сильно пенится и может выходить через гидрозатвор. Кроме того, желательно иметь специальный змеевик для охлаждения браги, который называют чиллер.
Для этапа дистилляции необходим дистиллятор, емкости для сбора и разведения дистиллята, шлаги для подачи воды и набор спиртометров.
Наиболее правильным дистиллятором следует считать медную бражную колонну, установленную на медный перегонный куб на водяной бане. Дистиллятор должен быть оборудован двумя термометрами: один на перегонном кубе, а другой в верхней части бражной колонны. Использовать один универсальный спиртометр нецелесообразно, так как такой прибор имеет низкую точность измерения.
На завершающем этапе - изготовление и хранение дистиллята - потребуются бутылки с пробками и, при желании, дубовая щепа для улучшения вкуса.
Но часть из этого перечня может быть заменена одним агрегатом. Современная промышленность изготавливает автоматические универсальные пароводяные сусловарочные котлы. Их можно использовать для варки браги, в них же происходит брожение и получение этилового спирта.
Такой котел обычно двухслойный и герметичный. Между внешним и внутренним слоями может подаваться либо пар, либо горячая или холодная вода. Автоматика позволяет задать температурные режимы и временные интервалы этих режимов. Достаточно в аппарат засыпать дробленый солод и залить необходимое количество воды и варка браги и ее последующее охлаждение происходит в автоматическом режиме. После внесения дрожжей в нем же происходит брожение. После завершения брожения, на этом же котле, установив, обычно ректификационную колонну, получают этиловый спирт.
При всех своих достоинствах эти агрегаты в бытовых условиях они мало пригодны, так как имеют большие размеры и стоимость таких агрегатов достаточно высока. Поэтому они нашли свое применение в промышленном производстве, в том числе и мелкосерийном.
Глава 7
О приготовлении и брожении зерновой браги.
Имея все перечисленное оборудование и инструменты приступим к приготовлению браги. Для этого на 100 литров воды необходимо иметь 25 кг сухого дробленого солода или 24 кг зеленого измельченного солода и 100 грамм сухих или 1200 грамм свежих прессованных дрожжей.
Наполнив пластиковый бак водой, оставляем ее на 2-3 суток отстаиваться, а затем пропускаем ее через угольный фильтр, и с помощью компрессора с аэратором насыщаем воду кислородом. Ставим металлический бак на плитку, переливаем в него воду и нагреваем до 65 градусов по Цельсию. Кипятить воду нельзя. Во-первых, этим умягчается вода и часть солей, вместе с микроэлементами, выпадает в осадок. Во-вторых, кипячение, снижает количество кислорода, растворенного в воде.
В нагретую воду засыпаем дробленый солод и перемешиваем его. С этого момента начинается превращение крахмала в сахар под воздействием температуры и ферментов. Чтобы этот процесс прошел наиболее эффективно необходимо постоянно поддерживать температуру в пределах 65 градусов. Если температура будет выше 70 градусов, то ферменты распадаются. Если ниже 60 градусов, эффективность ферментов снижается и начинают размножаться посторонние бактерии.
Температуру 65 градусов держим в течение 2 часов, перемешивая смесь воды и солода через каждые 10-15 минут. В конце процесса получившаяся брага должна иметь сладкий вкус и верхний ее слой должен осветлиться. Эта процедура называется осахариванием.
Теперь брагу необходимо как можно быстрее охладить до температуры 30 градусов, желательно за 30-40 минут. Если этого не сделать, то в теплой и сладкой браге начнут активно размножаться посторонние бактерии и испортят вкус дистиллята.
В то время, пока брага остывает необходимо приготовить согласно инструкции необходимое количество дрожжей.
У охлажденной браги нужно взять пробу и отфильтровать ее в мерный стакан. Затем замерить сахарометром уровень сахара в остывшей браге. У правильно приготовленной браги уровень сахара должен быть не менее 10% и не более 15%.
Брага готова для брожения.
Если уровень сахара ниже, то есть два пути исправления ситуации. Первый путь - простой: добавить в брагу недостающее количество сахара. Второй путь - сложнее, но правильнее: внести в брагу ферменты и повторить процедуру осахаривания.
В чистую емкость заливаем брагу, вносим подготовленные дрожжи, перемешиваем, плотно зарываем и ставим гидрозатвор. Через некоторое время дрожжи начнут бродить, выделяя углекислый газ. В первые несколько суток брожение будет идти активно, затем процесс будет затухать. Для его поддержания необходимо раз в сутки открывать емкость и перемешивать брагу. Срок брожения составляет в среднем 2 недели. Брага считается готовой если имеет кисло-горький вкус и из гидрозатвора не выделяется газ. Если замерить оставшееся количество сахара сахарометром, то его уровень должен быть не более 1%.
Брожение завершено.
Но что делать, если сахара существенно больше 1%, а процесс брожения уже завершился. Есть несколько путей. Первый путь - поднять температуру браги, но не выше 30 градусов. Если в браге остались дрожжи они должны возобновить брожение. Второй путь - дополнительно внести более устойчивые к уровню алкоголя в браге дрожжи, исходя из оставшегося количества сахара.
Глава 8
О получении дистиллята из зерновой браги
После того как мы получили готовую к перегонке брагу необходимо подготовить дистиллятор.
Перед использованием его рекомендуется очистить от следов предыдущей перегонки. Исходя из того, что мы будем перегонять зерновую брагу, подготовим раствор из 95% воды и 5% ржаной муки. Объем раствора должен составлять 3/4 объема перегонного куба дистиллятора. Собираем дистиллятор и проводим перегонку, пока уровень раствора не уменьшится на 1/4. В процессе этого перегона можно отрегулировать дистиллятор.
Итак, дистиллятор готов к работе. Теперь сольем брагу с осадка и отожмем перебродивший солод. Этот этап необходим, так как солод может пригореть и запах испортит дистиллят. Но если дистиллятор оборудован водяной баней или парогенератором, то этот этап не обязателен.
Заполнив перегонный куб дистиллятора на 3/4, установим бражную колонну и подключим холодную воду. Поверим герметичность и начнем максимально интенсивный нагрев. Одновременно с нагревом нужно контролировать и температуру в бражной колонне. Когда температура в бражной колонне достигнет 55-60 градусов нужно начать подавать холодную воду, причем чем ниже температура воды, тем лучше.
Как только из бражной колонны начнет капать дистиллят, необходимо вывести бражную колонну на рабочий режим, при котором время перегонки браги будет минимально. Для этого нужно отрегулировать подачу воды и интенсивность нагрева таким образом, чтобы испаряющаяся спиртовая смесь конденсировалась в холодильнике бражной колонны полностью. Для рабочего режима характерна температура выхода из холодильника отработанной воды около 50 градусов, а температура дистиллята - приблизительно равной температуре воды на входе.
С этого момента начинаем собирать дистиллят и контролировать его крепость спиртометром. Собираем дистиллят пока его крепость в струе не опустится ниже 35-40%, тем самым мы отсекаем значительную часть хвостовых фракций. На этом первый этап дистилляции завершен. Получившаяся смесь спиртов называется спиртом-сырцом и нее пригодна к употреблению, так как кроме этилового спирта содержит головные и хвостовые фракции.
После того как перегонный куб остыл, нужно вылить содержимое и почистить его стенки от остатков браги.
Теперь рассчитаем точку отсечения головных фракций. Для этого замерим получившийся объем спирта-сырца и высчитаем объем абсолютного 100% спирта. Допустим крепость-спирта сырца составляет 55%, а объем 2 литра. Это означает, что мы имеем 1,1 литра абсолютного спирта.
Экспериментальным путем было получено, что при перегонке спирта-сырца 80-90% головных фракций содержатся в первых 10-12% объема абсолютного спирта. Значит получив при второй перегонке первые 110-132 миллилитров абсолютного спирта мы знаем, что в них содержится основная часть головных фракций. А если в начале дистилляции крепость дистиллята в струе составляет 85%, то точка отсечения голов составляет 130-155 миллилитров.
Теперь мы готовы провести перегонку спирта-сырца с отсечением головных фракций.
Вначале необходимо разбавить спирт-сырец до 20%, так как разбавленный до такой крепости спирт не воспламенится от случайной искры или высокой температуры. Залить раствор спирта-сырца в дистиллятор и повторить ранее описанный процесс перегона, осуществляя контроль рабочего режима дистиллятора и крепость дистиллята.
Как только выйдет расчетный объем дистиллята, содержащий 80-90% головных фракций, емкость в которую собирают дистиллят необходимо заменить. Когда же крепость дистиллята в струе опуститься ниже 45% отбор дистиллята прекращается. На этом второй этап дистилляции завершен.
Мы получили зерновой дистиллят, который можно готовить к употреблению в пищу.
В заключении хочется сказать, что при желании можно провести и три этапа дистилляции. В этом случае между второй и третьей дистилляциями можно провести очистку дистиллята, например, настаивая его в активированном угле или на молоке. Но отсечение головных и хвостовых фракций нужно производить на каждом этапе. Единственное что можно изменить, так это процент отсечения головных фракций по абсолютному спирту. Вместо одноразового отсечения 10-12% объема абсолютного спирта сделать двукратное отсечение по 5-6%.
Глава 9
О приготовлении зернового дистиллята в пищу
Получив зерновой дистиллят после перегонки, необходимо снизить его крепость до уровня, который позволит его употреблять в пищу без риска причинить вред здоровью. Для этого его следует разбавить чистой фильтрованной водой.
На первый взгляд, имея 1 литр 60% дистиллята и добавив 500 миллилитров воды мы получим 40% крепость. Это не так. И таблица пропорций разведения дает правильный ответ: 514 миллилитров.
(тут был рисунок)
Но и это еще не все подводные камни. Важна температура при которой замеряется исходная крепость. Чем теплее дистиллят, тем выше крепость показывает спиртометр, так как с ростом температуры плотность спирта падает. Эта поправка работает в противоположную сторону, по сравнению с предыдущей.
(тут был рисунок)
И при температуре 25 градусов 42% дистиллят будет определяться спиртометром как 40%. Отсюда мораль - пейте охлажденным, крепость будет ощущаться меньше.
Итак, скорректировав расчеты, получаем что имеющийся у нас 1 литр 60% дистиллята при температуре 25 градусов нужно разбавить не 500 и не 512 миллилитрами, а 468 миллилитрами воды.
Все эти зависимости посчитаны и сведены в таблицы и графики, кроме того есть специализированные калькуляторы. С помощью них можно определить количество воды необходимое для разбавления дистиллята.
Теперь обратимся к технологии разбавления. Как правильно разбавить дистиллят водой. Лить ли дистиллят в воду или воду в дистиллят? Существует правило: растворяемое вещество льют в растворитель. Поэтому правильнее лить дистиллят в воду, и перед смешиванием и дистиллят, и воду охладить, причем дистиллят должен быть более холодным. Лить дистиллят нужно медленно, не возбуждая поверхности. Лучше всего, чтобы дистиллят стекал в воду, например, по погруженному в нее желобку. Если нарушить технологию, то раствор помутнеет и вкус испортится.
Разведенный таким образом дистиллят необходимо поставить в холодное место на 2-3 недели для нормализации. За это время спирт полностью раствориться в воде, уйдет водянистый привкус и спиртовой запах. После нормализации напиток можно разлить по бутылкам и пить.