Что лучше дистилляция или ректификация. Как отличить дистиллят от ректификата
Дистилляция и ректификация широко используются в промышленности. Этими способами очищают этиловый спирт, из нефти выделяют керосин, бензин, ДТ и прочие компоненты, в парфюмерии получают ароматические вещества и многое другое.
В основу обеих технологий положен один и тот же принцип перегонки жидкости. Тем не менее, различия есть, и довольно серьезные.
Определение, схема устройств и принцип работы
Дистилляция
Дистилляцией называется процесс, в ходе которого жидкость, находящаяся в кубе (емкости) нагревается и испаряется, после чего охлаждается и конденсируется. Пар в итоге может переводиться в жидкость или твердое тело (второй вариант в данной статье не рассматривается). Продукт на выходе называется дистиллят. Или кубовый остаток (так называется жидкость, которая не испарилась), в зависимости от того, с какой целью перегоняли исходную смесь.
Устройство простейшего аппарата для получения дистиллированной воды. Жидкость находится в кубе 1 с крышкой 2 и термометром 3. После нагрева емкости, вода превращается в пар, который поднимается вверх и попадает в трубку 4 с вентилем 5. А оттуда – в трубку 6, находящуюся в холодильнике 7. Чтобы пар сконденсировался и снова перешел в жидкое состояние, его надо охладить. Для этого трубка 6 омывается проточной ледяной водой. Для повышения эффективности охлаждения, она завита в спираль, чтобы пар дольше находился под действием низкой температуры. Выйдя из холодильника, жидкость попадает в сосуд для сбора дистиллята.
При дистилляции смеси, состоящей из двух компонентов (одним из них является базовая растворяющая жидкость, а второй – в ней растворенный), в пар превращается низкокипящий, то есть тот, у которого более низкая температура кипения. А высококипящий (с более высокой температурой кипения) остается в жидком состоянии. Термометр нужен для регулирования степени нагрева так, чтобы данный параметр находился между указанными температурами.
Отличительной особенностью дистилляции является тот факт, что летучие компоненты испаряются однократно. При таком простом способе невозможно добиться высокой степени разделения составляющих смеси. Кроме того, выделяется только один ингредиент.
Ректификация
Ректификация – это процесс, на начальном этапе которого жидкость, как и при дистилляции, тоже нагревается и испаряется. Но затем пар попадает в ректификационную колонну. В ней, за счет противотока между жидкой и газообразной фазами смеси, происходит тепловой и массовый обмен между паром и сконденсировавшимися каплями. Исходная смесь делится (притом, с высокой степенью очистки) на компоненты с разными температурами кипения за счет того, что жидкость, фактически, многократно испаряется и конденсируется.
Схема простейшего ректификатора, который можно изготовить даже в домашних условиях. Он состоит из куба, подогреваемого на огне или водяной бане. Над ним расположена ректификационная колонна (в бытовых аппаратах – царга, представляющая собой жесткую трубу) с заполняющими ее насадками (на рисунке называются «мочалки», потому что для домашних устройств их нередко делают из дешевых металлических кухонных мочалок). Над ней – дефлегматор. Сбоку, напротив узла отбора дистиллята, находится специальная отводящая трубка (на схеме окрашена красным). Она соединена с холодильником и далее – с приемной емкостью. В лабораторных и бытовых ректификаторах в качестве «мочалок» применяются насадки, которыми заполняется колонна. Самые популярные: спирально призматическая (Селиваненко) и регулярно проволочная (Панченков). Первая дает самую лучшую степень очистки, вторая, при достаточно эффективной работе, наиболее простая по конструкции. Делаются, обычно, из нержавейки или меди. В промышленных установках вместо насадок применяются специальные тарелки.
Аппарат работает следующим образом. Исходная смесь нагревается в перегонном кубе и начинает испаряться. Пар проходит через ректификационную колонну. На узле отбора дистиллята часть пара отводится через красную трубку, попадает в холодильник, конденсируется и стекает в приемную емкость. Другая часть поднимается в дефлегматор. Последний представляет собой, по сути, еще один холодильник с проточной водой в рубашке. В нем эта вторая часть пара тоже конденсируется, после чего в виде капель, которые называются флегмой или орошением, стекает в ректификационную колонну и движется внутри нее сверху вниз. Расход воды для охлаждения дефлегматора можно регулировать, тем самым изменяя количество орошения, поступающего обратно в колонну.
В ректификационной колонне осуществляется противоток двух фаз – пар поднимается вверх, флегма опускается вниз. Между ними происходит массовый и тепловой обмен, в результате которого пар обогащается низкокипящими (легколетучими) компонентами смеси, а капли стекающей жидкости – высококипящими (труднолетучими) ингредиентами. За счет этого, при достаточной высоте колонны, из верхней ее части (узел отбора дистиллята) выводится целевая фракция большой степени чистоты. Насадки в колонне служат для интенсификации массового и теплового обмена, поскольку конденсация пара осуществляется именно на их развитой поверхности. В промышленных установках это происходит на тарелках.
Каждая находящаяся в колонне тарелка, называется физической (ФТ). Она нужна для того, чтобы между жидкой и паровой фазами как можно быстрее достигалось состояние равновесия. Пузырьки пара проходят сквозь находящийся на ФТ слой флегмы. В результате ускоряется массовый и тепловой обмен между фазами. Но, после прохождения пара через одну ФТ равновесия еще не будет, потому что КПД данного элемента колеблется в пределах от 50% до 60%. Таким образом, чтобы получить равновесное состояние фаз, которое бы соответствовало одной теоретической тарелке (ТТ), надо поставить две ФТ. Это значит что, если по расчету требуется колонна на 40ТТ, то в действительности в нее надо ставить 80ФТ.
Установки для ректификации бывают непрерывные и периодические.
В первых жидкая смесь все время подается в колонну, и также постоянно из нее выводятся разделенные ингредиенты. Во вторых в куб сразу загружается определенное количество смеси, после чего аппарат работает до полной ее переработки.
В бытовых устройствах в качестве ректификационной колонны используется царга. Это труба диаметром от 30мм до 50мм, заполненная по всему объему насадками. Чтобы последние не высыпались, по краям ставят проницаемые для пара и капель пыжи. Состояние равновесия фаз достигается в том случае, когда пар проходит через некоторый слой царги, эквивалентный одной ТТ. Его высоту рассчитывают в миллиметрах и называют высотой единицы переноса.
Главные особенности ректификации: выделение нужного ингредиента в чистом виде и возможность разделения исходной смеси сразу на несколько компонентов. Чем выше колонна, тем медленнее идет процесс, но тем чище конечный продукт.
Процессы в виноделии
В отрасли изготовления алкогольных напитков, разница между дистиллированным и ректифицированным спиртом объясняется следующим образом. Дистиллят – это сырье, в котором остается органолептика (вкус и запах) исходного продукта. То есть, если делается напиток зерновой, то зерна, если яблочный – яблока и так далее. При этом в дистиллированном этиловом спирте еще есть множество примесей. Часть из них формируют вкус и запах. От прочих избавляются с помощью различных рецептов. Ректификат – это рафинированно очищенный спирт. Органолептика исходного продукта полностью отсутствует. В нем вкус и запах только спирта, и больше – ничего. На следующих стадиях технологического процесса, с помощью вкусовых добавок и ароматизаторов, в него вносят заданную органолептику, после чего получают широкий ассортимент наливок, настоек и прочего.
Исходя из этого, нельзя говорить, что один способ лучше, а другой – хуже. У каждого свое предназначение. Если, например, делается бренди со вкусом и ароматом винограда, то нужна дистилляция. После ректификации указанные особенности исчезнут. Для получения приятного аромата, дистиллированный спирт выдерживают в дубовых бочках. А для ректифицированного 96%-го спирта это бесполезно, он годится лишь для разведения, например, при изготовлении водки. К этому еще можно добавить, что оборудование для ректификации спирта стоит дороже, чем для дистилляции. К тому же, для проведения ректификации требуется дистиллированная брага.
Теоретические основы дистилляции
В смеси, состоящей из двух ингредиентов (одним из которых является жидкость, как основа раствора), концентрация растворенного вещества в жидкости С1 отличается от концентрации С2 его же в паре этой жидкости. Коэффициент разделения (распределения)
является характеристикой процесса. В некоторых случаях удобней работать с обратной величиной: А = 1 / В, которая называется так же. Данный параметр зависит от условий проведения дистилляции и природы веществ, составляющих смесь.
В зависимости от условий, коэффициент В может быть:
Идеальный. На него влияют только парциальные давления ингредиентов смеси (парциальным называется давление отдельно взятого газа, входящего в смесь из нескольких газов; то есть, это давление одного газа, которое у него было бы, если бы он занимал весь объем, который занимает смесь газов).
Равновесный. В этом случае число молекул газа Н, улетучивающихся из жидкости, равно числу его молекул Н1, которые возвращаются в жидкость за то же время.
Эффективный.
На практике на проведение дистилляции влияют перемешивание раствора и наличие в нем примесей. Присутствие последних может оказаться настолько значительным, что по разделению основного вещества и примесей эффективный коэффициент может очень сильно отличаться от идеального.
Не менее важными параметрами процесса являются температура испарения и степень отклонения системы от фазового равновесия между жидкостью и паром. Во время дистилляции:
Где НС – число молекул, переходящих в конденсат. Количественно отклонение определяется соотношением: НС / Н. В этом случае есть два предельных состояния системы. Если НС = 0, то имеет место равновесие, сколько частиц ушло из жидкости за единицу времени, столько же в нее и вернулось. Если НС = Н, то это молекулярная дистилляция, то есть, все частицы, испарившиеся из жидкости, перешли в конденсат. Обычно такое бывает, если процесс проводится в вакууме, давление пара небольшое, а расстояние от поверхности воды до точки конденсации минимальное. В этом случае частицы пара не сталкиваются, ни с молекулами воздуха, ни между собой.
Виды дистилляции
Описанный в начале статьи процесс, при котором жидкость нагревается и частично испаряется, а ее пары непрерывно отводятся в холодильник и там конденсируются, называется простой перегонкой. При работе с многокомпонентной жидкой смесью, применяется дробная перегонка или фракционная дистилляция. В этом случае ингредиенты смеси собирают в конденсат по частям, в зависимости от их летучести, начиная с самого низкокипящего.
Ректификация многими специалистами считается разновидностью дистилляции. Она происходит за счет того, что любая замкнутая система, состоящая из газа и жидкости, стремится к состоянию равновесия. А при ректификации рабочая (фактическая) концентрация ингредиентов паровой фазы отличается от той, которая должна быть, чтобы данная жидкость находилась в равновесии.
Дистилляция и ректификация – это два способа разделения компонентов жидкой смеси, в основе которых лежит один и тот же физический процесс. Но разные технологии их проведения позволяют получить на выходе совершенно различные результаты.
В России вершится Великая алкогольная революция. И это не метафора. С 1 июля вводятся ГОСТы (Национальные стандарты Российской Федерации) на зерновые дистилляты. Иными словами, в нашей стране впервые за сто с лишним лет разрешено будет производить не только тот ректификат, который мы все это время ошибочно называли водкой, - нас ждет возвращение того самого хлебного вина, о котором все слышали, но почти никто не знает, что это такое.
Из чего и как
Пушкин, Шмелев, Салтыков-Щедрин - да, собственно, почти все классики в своих произведениях то и дело упоминают анисовую, имбирную, померанцевую, полугар, хлебное вино и еще много всего такого, о чем мы имеем в лучшем случае примерное представление. В своей книге «История русской водки от полугара до наших дней» инициатор введения новых ГОСТов, исследователь и производитель полугара Борис Родионов указывает, что существует два способа выработки крепких напитков: дистилляция и ректификация. Абсолютное большинство крепкого спиртного в мире - коньяк, односолодовый виски, граппа, текила, кальвадос, сливовица и прочие - это дистилляты. При дистилляции брага из исходного продукта (винограда, солода, яблок, фруктов, чего угодно) нагревается до состояния пара, а потом охлаждается, в результате чего разделяется на спирт и воду - просто потому, что спирт гораздо легче воды. То, что получается, называется спирт-сырец и имеет крепость примерно 25 градусов. При второй перегонке спирт достигает крепости 60–70 градусов. Причем от перегонки к перегонке напиток становится чище: во время каждой отсекаются «головы» и «хвосты», то есть то, что течет в начале, и то, что в конце, - там самое невкусное и вредное.
Кто и когда изобрел дистилляцию, выяснить невозможно ввиду очевидности способа. В процессе дистилляции задействованы перегонный куб (изначально просто керамический горшок), змеевик и охладитель. Ровно по такому принципу устроены все современные дистилляционные установки - да и банальные самогонные аппараты. И именно так всегда производилось на Руси и в России то самое хлебное вино.
В абсолютном большинстве случаев в качестве сырья использовалась рожь, вернее, ржаной солод. Во ржи, как и в любом зерне, не так много сахара, а он играет принципиальную роль в процессе брожения. Поэтому из зерна делали солод (проще говоря, проращивали), тогда количество сахара резко возрастало. Из солода, добавив дрожжи, - брагу. А из браги - то, что описано выше. По такой технологии, только преимущественно из ячменя, производится односолодовый виски.
Каждому - своя
Хлебное вино - базовый, массовый продукт. Сейчас на нашем рынке ему соответствуют, например, напитки марки «Деревенский самогон», производимые на территории Литвы, - именно потому, что в России не было соответствующего ГОСТа, то есть был прямой запрет на производство в коммерческих целях. А для удовлетворения вкусов взыскательной публики в технологическую цепочку добавились дополнительные звенья.
Прежде всего, очистка хлебного вина. Известно как минимум четыре способа: древесным углем (самый распространенный), выморозкой (когда все ненужное замерзает, а спирт - нет), молоком и яичным белком. Два последних, самых затратных, основаны на одном и том же принципе: животный белок вступает в реакцию с сивушным маслом, эфирами и альдегидами, содержащимися в хлебном вине, и, связав их, осаждается. Аналогичную роль в производстве виски играют дубовые бочки: они не только насыщают напиток дубильными и прочими ароматическими веществами, но и нейтрализуют излишние примеси. Отдельный вопрос, почему изначально идентичные напитки - хлебное вино и виски - пошли такими разными путями? Исследователи не могут однозначно на него ответить. Возможно, все дело в банальном отсутствии у нас такого количества бочек из-под хереса, - а именно в них, как известно, минимум три года традиционно выдерживается правильный виски. При том что до ХХ века никакого другого способа хранения, кроме бочки, и не было.
Очищенное хлебное вино продавалось, разумеется, значительно дороже. И еще дороже продавались напитки, которые делали на его основе, настаивая его на различных травах, фруктах, на чем угодно, - и еще раз перегоняя. Именно этот класс напитков и назывался водками. Класс - потому что кроме, собственно, водок существовали настойки (хлебное вино, настоянное на чем-либо без добавления сахара), наливки (настойки с добавлением сахара), ратафии (наливки с добавлением фруктового сока), ликеры (концентрированные фруктовые водки с очень высоким содержанием сахара) и т. п. Ассортимент водок был невероятно широким, разнясь от губернии к губернии и даже от уезда к уезду.
Производство хлебного вина называлось винокурением (курение - в смысле получение пара), а производство водок было отдельным, как правило, независимым от винокурения производством, с несколько иной технологией и по другой лицензии. Оно называлось ликероводочным. Причем водки довольно четко разделялись на лечебные и те, что для удовольствия. Первые, с добавлением лекарственных трав и кореньев, продавались в том числе в аптеках. Из этого факта некоторые исследователи выводят гипотезу о происхождении самого слова «водка». Логично, что аптекари дали ей латинское название aqua vita (вода жизни). Из этой «виты» запросто, как мы любим, могла получиться «витка», из «витки» - «вотка» (именно так она долго фигурировала в документах), ну а из «вотки» - известно что. Впрочем, это только гипотеза. Откуда на самом деле появилось слово «водка», никто не знает.
Почему 40
Ясное дело, государство всегда пыталось - и, как правило, ему это удавалось - контролировать либо производство хлебного вина, либо его продажу, либо и то, и другое одновременно.
А для того чтобы контролировать процесс, надо его стандартизировать. Это было сделано при Петре I. Обычно хлебное вино имело крепость 38–39 градусов. Чтобы распознать качественный продукт и пресечь попытки его разбавить, в отсутствие спиртометров - они еще не были изобретены - придумали такой способ: хлебное вино нагревали, поджигали, и если выгорала ровно половина, такой напиток считался стандартным и назывался полугаром. Были еще недогар и перегар - они шли в повторную переработку.
Название «Полугар» взял для своей продукции энтузиаст возрождения национального русского напитка Борис Родионов. По той же причине отсутствия ГОСТа он основал производство в Польше. По иронии судьбы Родионов производит не столько чистый полугар, сколько именно что водку - в том значении этого слова, что описано выше.
Именно для удобства налогового учета, а вовсе не из-за каких-то особых вкусовых ощущений, был принят стандарт водки в 40 градусов. Известно даже, кто и когда это предложил - министр финансов Михаил Христофорович Рейтерн в 1866 году. Причина проста: умножать и делить на 40 чиновникам было гораздо легче, чем на 38,5. То есть цифру просто-напросто округлили - и под этим нет никакой иной подоплеки. И тем более к 40 градусам не имеет ровным счетом никакого отношения Дмитрий Иванович Менделеев: водку в нынешнем понимании этого слова он вообще вряд ли когда-нибудь пробовал - великий химик был вполне обеспеченным человеком и мог позволить себе более приличные напитки.
Хотя при его жизни та водка, которую мы пьем сейчас, уже существовала. Она появилась в конце XIX века, когда возник новый способ перегонки - ректификационная колонна. Разница между дистилляцией и ректификацией, если в двух словах, состоит в том, что ректификация делает процесс производства спирта практически непрерывным. А главное - с первой же перегонки выдает результат, недостижимый при дистилляции, - 96-градусный этиловый спирт безо всяких примесей.
Плюс к тому государство ввело монополию на продажу крепкого алкоголя, и производство хлебного вина практически прекратилось: не было никакого коммерческого смысла использовать дорогую старую технологию при наличии дешевой новой. На смену хлебному пришло столовое вино, то есть водка на основе спирта-ректификата - точно такая же, какую мы пьем сейчас. А поскольку спирт получался такой высокой степени очистки, стало неважно, из какого сырья его производить: вкус исходного продукта все равно не чувствовался. И спирт стали делать не из зерна, а из более дешевых и более сахаристых картошки и свеклы. Кстати, нынешний ГОСТ на спирты «Экстра» и «Люкс» - самые ходовые в ликероводочной индустрии - допускает при их производстве использование этих культур на 60% и 35% соответственно. При этом ни один человек на свете не сможет на вкус определить, из чего сделан спирт, раствор которого с водой он потребляет. А надписи на этикетках вроде «очищено молоком» или «очищено серебром» не более чем маркетинговый ход: современный спирт не от чего чистить. Скорее, дело обстоит в точности наоборот: молоко, серебро и прочие посторонние субстанции не очищают, а, напротив, обогащают вкус спирта.
Можно нюхать
Есть вообще серьезные сомнения в том, что мы правильно поступаем, так заботясь о чистоте водки. По мнению многих токсикологов, например, профессора, доктора медицинских наук Владимира Нужного, сивушное масло - в разумных, разумеется, дозах - не усиливает воздействие этилового спирта на организм, а, напротив, ослабляет, действуя как антидот. Достаточно сказать, что по современным, очень суровым российским ГОСТам, содержание сивушного масла в коньяке от 1000 до 2000 раз превышает его содержание в водке. То есть, по логике сторонников стерильно чистой водки, коньяк в тысячу раз ее вреднее, и летальный исход должен наступать после первого же глотка. То же касается виски, граппы, кальвадоса и текилы - в них сивушного масла не меньше.
Кроме того, есть серьезное подозрение, что, как и любое другое очищенное вещество, чистый этиловый спирт вызывает более серьезное и более быстрое привыкание, чем нечистый. Косвенным доказательством этого может служить тот факт, что, например, в 1890-х годах по потреблению абсолютного алкоголя Россия была на предпоследнем месте (меньше пила только Норвегия), а по потреблению крепких напитков - на восьмом, отставая от лидера - Дании - почти в три раза. К слову, по потреблению абсолютного алкоголя на душу населения мы и сейчас не на первом месте в мире, хотя и стараемся не сильно отставать от «чемпионов».
Есть еще одно существенное различие между «новоблагословенной» (как ее назвал в «Собачьем сердце» профессор Преображенский - потому что Московский казенный ликероводочный завод, нынешний «Кристалл», находился в переулке, который до революции именовался Новоблагословенным) и «настоящей русской» (по его же выражению) водкой - это так называемая гастрономичность. Современная водка потребляется, как правило, залпом и с закуской: не случайно заметная часть того, что осталось к нашему времени от современной русской кухни - все эти соления-грибы-селедка, - не что иное, как закуска под водку. Хлебное же вино, обладающее своим собственным вкусом, пьется точно так же, как коньяк или, скажем, односолодовый виски: по чуть-чуть, глоточками. Его, в отличие от водки, можно и даже нужно нюхать.
Водка как она есть
Но вернемся к истории возникновения водки.
В 1914 году, с началом Первой мировой, в России был введен сухой закон - полный запрет на производство и продажу крепких спиртных напитков. Пришедшие в 1917-м к власти большевики сначала хотели его сохранить, но надо было как-то наполнять бюджет. Кроме того, небывалый размах получило самогоноварение - именно тогда слово «самогон» и возникло. И в 1924 году была выпущена 20-градусная «Русская горькая». Затем - 30-градусная «Рыковка», названная по фамилии тогдашнего председателя правительства, и уже потом - 40-градусное столовое вино. Интересно, что слово «водка» сначала вообще не употреблялось, потом стало использоваться в документах и в скобках и только в 1936 году появилось на бутылочных этикетках. Одновременно был сформулирован государственный стандарт, определяющий водку как «бесцветную и прозрачную смесь этилового ректификованного спирта с водой... обработанную активированным углем, пропущенную через фильтры и обладающую характерным для водки вкусом и запахом». Именно 1936-й и следует считать годом рождения современной русской, а точнее сказать, советской водки.
Сложно сказать, почему в алкогольном вопросе Россия решила идти таким путем, - скорее всего, по бюджетно-финансовым причинам. Почему нельзя было сохранить, как все страны, и национальное, историческое производство дистиллятов - тем более что в XIX веке страна была мировым лидером на рынке водок в тогдашнем их понимании - и одновременно внедрить новое производство? Ведь выкрутились же шотландцы, а вслед за ними и все другие производители виски. Когда появился способ ректификации, они просто стали смешивать дистиллят с ректификатом, в результате чего получился массовый и дешевый blended, то есть смешанный виски. Именно к этому классу принадлежат все известные сейчас массовые сорта виски - разница только в количестве дистиллята: в очень дешевых его совсем мало, в средних по цене - ну, вероятно, половина. Точно так же поступают и производители недорогих коньяков. А может быть, и дорогих тоже.
Водка как она будет
Директор аналитической группы «Алкоэксперт» Юрий Юдич не разделяет восторга по поводу грядущих с 1 июля изменений:
- Рынок зерновых дистиллятов, конечно, возникнет. Но не думаю, что будет какой-то скачок. И тем более не думаю, что что-то угрожает водке из ректификованного спирта. Дистиллят - продукт дорогой по определению. Кроме того, высока цена «входного билета» на рынок: 9,5 миллиона рублей составляет только госпошлина на производственную лицензию, почти миллион - лицензия на оборот алкогольной продукции. И их еще попробуй получи. Плюс сертификация, ЕГАИС и так далее. Это не говоря про производственные помещения, оборудование, маркетинг и логистику. При этом новую категорию потребителей зерновые дистилляты не создадут: их будет употреблять часть тех людей, которые сейчас пьют дорогую водку. А их в стране не так уж много. Фруктовые и виноградные дистилляты, которые сейчас продаются и производятся в том числе и в России, не заняли какого-то заметного места в нашей жизни.
Борис Акимов, совладелец фермерского кооператива и ресторана «ЛавкаЛавка», где подают только отечественные напитки, считает, что на возрождение хлебного вина надо смотреть не только и не столько с точки зрения маркетинга, сколько метафизически:
- Чтобы разбавить спирт водой и назвать это национальным напитком, много ума не надо. А производство дистиллятов - это сложный технический и творческий процесс. Уверен, что многие будут открывать винокурни просто потому, что это страшно интересно. Как с правильной едой: в принципе можно ведь питаться сосисками и пиццей, запивая все это колой, но гораздо интереснее потреблять хорошую еду, возрождать или создавать традиции, понимать, что ты не винтик в глобальной системе потребления, а ответственный гражданин. Развитие рынка дистиллятов не сразу, но приведет к изменениям и в других сферах - например, в кухне, потому что способы потребления того же полугара и водки - совершенно различные, к ним нужны разные закуски. Я уж не говорю о том, что национальный напиток - это один из важнейших элементов национальной культуры и, не побоимся этого слова, идентичности. И мне радостно осознавать, что мой русский национальный напиток - это сложное и вкусное хлебное вино, а не банальная водка.
Впрочем, для оптимизма есть не только основания, но и не такой уж далекий пример. В какой-то момент те же шотландцы так увлеклись смешиванием своего главного национального напитка, что стали опасаться за его будущее. И возникло движение за настоящий односолодовый виски, который был благополучно возрожден; это произошло несколько десятилетий назад. А русский национальный напиток возрождается прямо сейчас, на наших глазах.
О дистилляции и ректификации слышали многие. Как правило, на уроках химии в школе. Но в чем суть этих процессов, а уж тем более отличия, знает далеко не каждый. Начинающему «самогонщику» стоит в тонкостях изучить данный вопрос, чтобы изготавливать качественные домашние алкогольные напитки.
Итак, главное, что следует усвоить: самогон - продукт дистилляции, а вот водка - ректификации.
Самогоном называется крепкий алкогольный напиток, который является продуктом перегонки браги в перегонном аппарате. В свою очередь, для изготовления браги (спиртосодержащей основы) необходим сахар либо иные продукты, содержащие сахара и/или крахмальные вещества, а также дрожжи.
Для получения самогона используется дистиллятор – перегонный куб, в нем спирт из браги при непрерывном нагреве непрерывно испаряется и, охлаждаясь в холодильнике (конденсаторе), опять переходит в жидкое состояние. Полученная жидкость опять-таки содержит спирт и различные примеси, градус кипения и абсорбции (конденсации) которых близок к показателям спирта. В научной терминологии такая жидкость называется дистиллятом, в отличие от оставшейся в кубе барды (отходов).
Для уменьшения процента вредных примесей в дистилляте от него отделяют часть жидкости, конденсирующейся самой первой, так называемую «голову». Здесь содержатся примеси, чей градус кипения ниже, чем у спирта - летучие кислоты, эфиры, альдегиды. По составу видно, что горючая смесь «головы» годится разве что для розжига костров, пить это нельзя. По объему на «голову» приходится примерно 50 мл. на каждый килограмм сахара в браге.
Также следует отделить от дистиллята и жидкости, чей градус кипения выше спиртового. Это сивушные спирты и метанол. Содержание их – примерно 100 мл. на каждый килограмм сахара в браге. Именуются эти жидкости «хвостами» дистиллята. Определить окончание процесса перегонки можно и экспериментальным способом при поджигании абсорбирующейся жидкости. Процесс прекращают тогда, когда дистиллят перестает гореть. Для лучшей очистки первичный дистиллят обрабатывают активированным углем, разводят чистой родниковой водой и вторично перегоняют, также отсекая «головы» и «хвосты». Некоторое количество перегонок приведет к тому, что образуется так называемая азеотропная смесь, состав которой не меняется при последующих перегонках.
Если же стоит задача получения химически чистого спирта (а затем и водки) вместо дистиллятора следует использовать ректификатор (ректификационная колонна), в котором очищаемая жидкость делится на фракции и каждая фракция отделяется в собственном отсеке ректификации. На выходе получается этиловый ректифицированный спирт безо всяких примесей. Именно такой спирт служит главным компонентом водки. Ведь, по сути, водка - это водно-спиртовой раствор.
Если есть желание сделать элитный алкогольный напиток, например, коньяк, виски и пр., то спирт, полученный путем ректификации, для этих целей не подходит. Ведь вкус и аромат напитку дают именно те примеси, которые присутствуют в продукте дистилляции (т.е. в самогоне). Путем дистилляции можно приготовить джин, граппу, текилу и другие ценные алкогольные напитки. Конечно, на качество, вкус, цвет и аромат продукта влияет многое: рецептура, метод изготовления, применяемое оборудование, время выдержки. К примеру, при хранении в деревянной бочке при определенной температуре и влажности алкогольные напитки могут приобретать уникальный вкус, оттенок и аромат.
Таким образом, метод очистки спиртосодержащей смеси, т.е. дистилляцию или ректификацию, необходимо выбирать, исходя из того, какой именно продукт требуется получить.
Как сделать качественный алкоголь, и в чем заключается отличие ректификата от дистиллята. Эти две технологии по производству спирта и самогонки вызывают вопросы среди начинающих. Они интересуются, в чем заключается суть технологий, и какая из них лучше? Чем отличается дистилляция от ректификации, с помощью каких способов и приспособлений достигается нужный результат.
Дистилляция самогона
Когда говорят «гнать самогон» – это означает проведение дистилляции (distillatio -латинское слово, переводится как стекание каплями). При перегонке пары спирта испаряются из браги и конденсируются. Чтобы увеличить крепость и избавиться от лишних примесей самогон перегоняют несколько раз.
Дистилляция – это получение спирта из браги с использованием дистиллятора
Для этого созревшую брагу нагревают и ждут испарения. После охлаждения пар, прошедший по охладителю (змеевику), конденсируется и начинает капать водно-спиртовой раствор. Дистилляция подразделяется на простую и фракционную. В чем разница между ними?
Простая дистилляция
Простая дистилляция или получение спирта сырца, брага просто перегоняется на самогонном аппарате быстрым способом без разделения на фракции. При такой дистилляции примеси из напитка не удаляют, как того требует технология. Первые капли самогона с вредными примесями остаются в напитке. Такой продукт имеет неприятный запах. Некоторые недобросовестные виноделы очищают некачественный дистиллят химикатами, чтобы избавиться от запаха. Этот алкоголь вреден для здоровья, так как в нем содержится метиловый спирт, вредные для здоровья альдегиды и сивушные масла. Такой метод требует дальнейшую переработку, дробную перегонку с разделением на фракции или ректификацию.
Фракционная дистилляция
Хороший самогон получается при фракционной дистилляции с отделение головных и хвостовых фракций, которые вредны и в конечном продукте не нужны. Этот метод позволяет получить качественный напиток.
Особенности фракционной дистилляции:
- Головную фракцию «отсекают», это первые 10% от абсолютного спирта. Она подходит только для технического использования. «Первач» имеет неприятный запах и содержит в большом количестве вредные вещества такие как ацетон, метил и прочее
- Хвостовая фракция содержит сивушные масла, портящие вкус самогона. Хвосты начинают идти когда температура в перегонном кубе достигает 91-65 градусов, при достижении такой температуры отбор питьевого тела нужно прекращать. Их можно использовать только для последующей ректификации
После того как перегнали два раза готовый напиток получается чистым от вредных примесей, его крепость составляет 90-92%. Самогон получается чистым, но специфический вкус и аромат исходного сырья сохраняется.
Ректификация - что это?
Чтобы получить в домашних условиях питьевой спирт, пользуются специальной ректификационной колонной. Этот аппарат немного сложнее самогонного, но вполне доступный и имеется в продаже. Большинство самогонных аппаратов нового поколения идут как дистиллятор или ректификационная колонна одновременно, путем несложного изменения конфигурации можно делать спирт и самогон. Стоимость качественных колонн достаточно высокая, но лучше не покупать недорогие модели, так как они могут испортить напиток.
Процесс ректификации отличается от повторной дистилляции. Чистота спирта на выходе не менее 96%. Ректификационная колонна выдает спирт без вкуса и аромата исходного сырья. Для ректификации нельзя использовать чисто брагу, только спирт сырец после первой перегонки крепостью 30-40%.
Дистиллят и ректификат: что предпочтительнее
Чтобы оценить преимущества и недостатки ректификата и дистиллята, важно решить, какой результат вам нужен: тонкий вкус напитка или чистый спирт.
Дистилляция и ректификация – эти методы используются для получения разных продуктов: самогон получают методом дистилляции, а водка – это продукт ректификации
Основные различия:
- После дистилляции напиток сохраняет аромат продукта из которого сделана брага
- При ректификации исходный аромат и вкус сырья теряется. Это то, чем отличается спирт от самогона
Сказать, что лучше пить дистиллят или ректификат, сложно. Это разные алкогольные напитки, одни люди предпочитают самогон, а другие спирт. Противники ректификации утверждают, что при ректификации выходит «мертвый» напиток.
За страшным словом «ректификация» кроются сложные химические процессы. Состоят они в том, что сложное вещество разделяется на простые составляющие за счёт разной температуры их кипения. То есть из смеси отнимаются чистые элементы путём их испарения и конденсации.
Многие начинающие винокуры задаются вопросом: чем отличается дистиллят от ректификата? На первый взгляд оба эти процесса кажутся похожими, но на самом деле принцип их работы, цель и конечный результат отличаются.
Дистилляция в домашних условиях производится через самогонный аппарат. Перебродившее сырье заливают в и нагревают. Первым начинает испаряться этанол. Пар по трубке переходит в холодильник, где охлаждается и конденсируется. Таким образом из браги, которая по большей части состоит из воды, извлекается спирт крепостью примерно 40°.
Процесс ректификации происходит сложнее. Для него используется ректификационная колонна. На этот раз в перегонный куб заливается не брага, а уже готовый дистиллят. Жидкость нагревается и превращается в пар. Наверху колонны он охлаждается за счёт системы теплоотвода и конденсируется. Происходит взаимодействие между паром, стремящимся вверх, и флегмой, стекающей вниз по стенкам.
На протяжении всего цилиндра располагаются тарелки или насадки, обеспечивающие увеличение площади соприкосновения этих двух фаз. На каждой тарелке происходит массообмен . При этом пар насыщается легколетучими веществами и отдаёт жидкости труднолетучие. Так он проходит через все тарелки, и в результате вверху колонны накапливается самый низкокипящий компонент смеси. Его затем отбирают из колонны и конденсируют. Так получается чистый 96-процентный спирт.
Из написанного выше ясно, что цель дистилляции - получение спирта из браги, а задача ректификации - его отчистка от примесей. Ректифицированный спирт широко используется в различных областях, но в алкогольной промышленности он пригоден только для изготовления водки и разбавления других напитков. В отличие от дистиллята, ректификат не имеет вкуса и запаха сырья, создаваемых за счёт примесей.
Так что же лучше - ректификационная колонна или самогонный аппарат? Все зависит от целей и доступных средств винокура. Производить ректификацию в домашних условиях труднее и опаснее, зато на выходе получается чистый, менее токсичный продукт. Дистиллят содержит больше вредных примесей, но при правильном подходе можно создать качественный и вкусный алкоголь.
Оборудование
В предыдущем пункте было разобрано, что дистилляция и ректификация не являются взаимозаменяемыми действиями. Сначала происходит перегонка сырья, а затем, по необходимости, очистка полученного самогона от примесей. Теперь пора разобраться, как устроено оборудование для этих процессов и как сделать их в домашних условиях.
Самогонный аппарат
Для дистилляции в кустарном производстве подойдёт даже самое примитивное устройство, собранное из подручных средств. Оно состоит из перегонного куба, холодильника и соединительных трубок.
Удостоверившись, что все части дистиллятора герметичны и нигде нет утечек, можно смело приступать к эксплуатации. Перед и после использования установку рекомендуется тщательно чистить водой и моющими средствами. Это благотворно скажется на вкусе алкоголя и продлит жизнь аппарата.
