На сегодняшний день тема эта настолько избита, что многим из вас, уважаемые винокуры, она покажется не интересной от слова "совсем" и ни капли не привлечет к ней вашего драгоценного внимания. Может быть, вы и будете правы. Однако, не смотря на изобилие разнообразной информации, она по-прежнему остается весьма привлекательной и не менее противоречивой. Каждый себя уважающий винокур, помимо знания и умения того, что и как выкурить, обязан знать и "сколько", а также от чего это "сколько" зависит. Для новичков эти вопросы всегда актуальны.
Всем нам хорошо известно, что абсолютный спирт - это безводный, стопроцентный этиловый спирт, объем которого (АС) очень удобно использовать в теоретических расчетах выхода конечного продукта. Хорошо также известны и химические реакции превращения в спирт таких важнейших углеводов, как сахарозы, крахмала, глюкозы и фруктозы. Наконец, если в уравнениях этих химических реакций перейти к молярным массам, то с одного килограмма сахарозы, крахмала и глюкозы (равно и фруктозы) получается 0,682, 0,720 и 0,648 литров абсолютного спирта соответственно. Эти значения определяют объем теоретического выхода абсолютного спирта - практически недостижимый предел всех наших усилий и возможностей. Введем для этих значений обозначение: АС0.
Недосягаемость АС0 обусловлена рядом известных потерь. Одни потери абсолютного спирта связаны с брожением браги, другие - с её очисткой и перегонкой. Какая-то часть этих потерь неизбежна, какая-то часть происходит от стремления сделать продукт более качественным, а какая-то, безусловно, по нашей вине. Считается, что практический выход абсолютного спирта меньше теоретического на 12 - 28% при условии соблюдения всех технологий.
Один из подходов в учете потерь состоит в том, что за общую величину всех потерь принимается значение близкое к среднему, например, 18%.
Каждый из вас может в этом легко убедиться на примере следующей таблицы, которую можно встретить на просторах интернета:
Приведу три расчета практического выхода АС для трех разных углеводов по формуле:
АС = АС0 * (1 - 0,18) * %Углеводы / 100.
1. Сахар, песок. АС = 0,682 * 0,82 * 0,998 = 0,558.
2. Ячмень, зерно. АС = 0,720 * 0,82 * 0,564 = 0,333.
3. Виноград, ягода. АС = 0,648 * 0,82 * 0,154 = 0,082.
Как видите, расчеты согласуются с табличными.
В принципе, идея принять за общую величину потерь некое единое среднее значение, логична, проста и понятна. Можно было бы на этом и остановиться - для многих этого вполне достаточно. Но, не для всех.
А кому недостаточно, давайте разбираться дальше.
Рассмотрим сначала потери первого уровня, то есть потери, происходящие на стадии спиртового брожения браги. Безусловно, биохимические процессы спиртового брожения очень сложны и непредсказуемы. Помимо этилового спирта и углекислого газа, основных продуктов брожения, образуются различные побочные продукты - глицерин, уксусный альдегид, различные кислоты, ацетон и сивушное масло. Часть углеводов затрачивается на дрожжегенерацию, часть потребляется различными патогенными организмами. Какая-то часть крахмала не превращается в сахар. Какая-то часть сахара не превращается в спирт. Какая-то часть спирта окисляется и испаряется. Считается, что такие потери абсолютного спирта составляют от 7 до 19 % от объема теоретического выхода.
Вместе с тем считать величину выхода абсолютно спирта разной для различного типа сырья тоже не очень удобно. Мы выбираем золотую середину и будем считать величину выхода абсолютно спирта одинаковой для всех видов углеводов
АС1 = 0,6.
Назовем эту величину выходом абсолютно спирта первого уровня.
Наше допущение в точности означает, что для сахарозы потери при брожении принимаются равными около 12 %:
АС0 * 0,88 = 0,682 * 0,88 = 0,60016.
Для крахмала - около 16 %:
АС0 * 0,84 = 0,720 * 0,84 = 0,6048.
Для глюкозы или фруктозы - около 7,4 %:
АС0 * 0,926 = 0,648 * 0,926 = 0,600048.
Даже, если в действительности выход получится другой это не страшно - его всегда можно будет сопоставить с этим значением.
Таким образом, величина выхода абсолютно спирта первого уровня оказывается очень удобной в теоретическом отношении.
И действительно, предположим, что мы запустили сахарную брагу.
Пусть масса сахара С кг, гидромодуль 1 : М. Тогда объем растворенного в воде сахара составит 0,6С, а общий объем браги - (М + 0,6)С. Если объем абсолютного спирта в браге равен АС1 = 0,6С, то ее крепость определяется из формулы:
К =100*0,6С/(М+0,6)С = 60/(М+0,6).
Рассмотрим гидромодуль от М = 3 до М = 5, с шагом 0,1. Получим таблицу
Зависимость К = 60/(М+0,6) можно для наглядности изобразить на графике
Так как крепость браги при 14° и более критична для дрожжей, а гидромодуль при М > 5 не рационален, то график наглядно объясняет выбор гидромодуля для сахарной браги на уровне М = 4. В этом случае крепость браги будет порядка 13°.
Мы получили отличный способ теоретического определения крепости браги по ее гидромодулю.
Для зерновой браги расчеты будут немного сложнее, так как разные крупы по разному увеличиваются в объёме. Но установить похожую зависимость и рассчитать крепость можно "физически", замерив реальный объем зерновой браги.
Например, пусть масса зерновой крупы 10 кг, гидромодуль 1 : 3, а объем браги после замера составил 42 литра. Это значит, что объем занимаемой в воде крупы составил 12 литров (30 + 12 = 42). Если процент углеводов, скажем 75 %, то объем абсолютного спирта в браге будет составлять 10 * 0,75 * 0,6 = 4,5 литра. Отсюда находим крепость браги
К = 100 * 4,5 / 42 = 10,7°
и зависимость крепости зерновой браги от гидромодуля
К = 45 / (М + 1,2).
Вернемся к сахарной браге. В одной из своих статей я брал 4 кг сахара с гидромодулем 1:4 и после первой перегонки получил 5,5 литра спирта-сырца крепостью 36°. Используя метод определения крепости браги "задним числом", можно установить, что крепость браги в моем случае составила
К = 5,5 * 36 / (16+2,6) = 198 / 18,6 = 10,65°.
Но как же так получилось, что по теоретическим расчетам крепость сахарной браги при гидромодуле 1:4 должна составлять 13°, а по факту 10,65°. Все дело в потери части браги при ее очистке. Это потери второго уровня. Кстати, они легко просчитывается.
Сначала вычислим теоретический объем "чистой" браги, то есть той браги, которую залили в куб:
198 / 13 = 15,2 литра.
Следовательно, теоретический объем"грязной" браги был
18,6 - 15,23 = 3,4 литра.
А вы измеряете фактический объем "грязной" браги или выливаете ее? Если выливаете, то сравнивать будет не с чем.
Итак, после очистки было потеряно около 3,4 литра браги крепостью 13°. А это, в пересчете на абсолютный спирт, составляет
3,4 * 13 / 100 = 0,44 литра.
Так как в нашем случае объем абсолютного спирта первого уровня составлял 0,6*4 = 2,4 литра, то после очистки браги этот объем уменьшился до 2,4 - 0,44 = 1,96 литров.
Это, так называемый, практический объем абсолютного спирта второго уровня. В переводе на 1 кг сахара, данный объем (в моем случае очистки браги) составляет
АС2 = 0,49.
При переходе от 0,6 к 0,49 доля потерь абсолютного спирта составила:
(1 - 0,49/0,6)*100% = 18,3 %.
Конечно, это очень большие потери абсолютного спирта. Они прямо пропорционально связаны с объем самой браги. Можно ли уменьшить эти потери? Наверное можно. Здесь все зависит от того, как мы умеем очищать брагу и очищаем ли ее вообще. Если нам важно качество продукта, то можно пожертвовать его количеством. Если кому-то важнее количество, то в жертву идет качество. Главное, что теперь мы знаем, как эти потери просчитываются.
Наконец, потери абсолютного спирта при дробной перегонке. Например, потери при отборе голов, составляют, как правило, еще 10% от АС2. Потери от хвостов еще 10% .
В итоге практический объем абсолютного спирта последнего, третьего уровня:
АС3 = 0,9 * 0,9 *АС2 = 0,8 *АС2
Что нам все это дает? Допустим вы поставите сахарную брагу и очистите ее, потеряв 10%. Тогда после второй дробной перегонки с каждого килограмма сахара вы получите абсолютного спирта
АС3 = 0,8 * АС2 = 0,8 * 0,9 * АС1 = 0,8 *0,9 * 0,6 = 0,43 литра.
Если брагу не очищать
АС3 = 0,8 * АС2 = 0,8 * АС1 = 0,8 * 0,6 = 0,48 литров.
Приведу пример из собственного опыта. Сырье: сахар - 9 кг. Дрожжи - обычные спиртовые 200 гр. Вода - водопроводная 36 литров. Брага бродила 15 дней. По окончанию крепость ее на спиртомере - 9°. Сахаромер - утонул. Первая перегонка: брагу не очищаем и перегоняем до воды (~ 5°). Вторая перегонка: отбор голов - 7 %, отбор тела - 5 литров с крепостью 93° при 20°С, отбор хвостов -10 % (не производим). Итог АС = 5 * 93 / 100 = 4,65 литра.
А что говорит наша теория:
АС = 9(сахар) * 0,93(головы) * 0,9(хвосты)* 0,6(АС1) = 4,52 литра.
Практический выход спирта получился чуть выше, чем теоретический. В данном примере брага отбродила реально хорошо - вместо 13° теоретических для гидромодуля 1:4, крепость браги фактически составила (после перерасчета по спирту-сырцу) - 13,7°. То есть, фактические потери при брожении оказались ниже гипотетических.
Далее, допустим вы решили поставить зерновую брагу. Исходное сырье - крупа 10 кг. Состав углеводов 75%. После дробной перегонки неочищенной браги получим абсолютного спирта
АС3 = 10 * 0,75 * 0,8 * 0,6 = 3,6 литра.
Из 10 кг кукурузной крупы я получаю в среднем 4 литра 90° дистиллята, что в принципе согласуется с теорией: АС = 4 * 90 / 100 = 3,6 литра.
Отметим напоследок, что потери происходят и при простой перегонке. В конце простой перегонки часть спирта (около 5% ) остается в барде. "Выжимка" этого остатка требует дополнительных затрат энергии и времени и поэтому, чаще всего, является нецелесообразной. Этот остаток, как правило, не учитывается.
В конце концов, если фактический выход спирта будет совпадать с теоретическими расчётами - вы все сделали верно, вам повезло. Если больше, то на каком-то уровне было меньше потерь. Если меньше, то, наоборот - на какой-то стадии потери превысили расчетные.
В любом случае, теперь вы можете рассчитать выход спирта на начальном этапе практически с любого вида сырья и, по факту его выхода на каждом уровне, оценить возможные потери. А кроме этого, у вас есть зависимость крепости браги от ее гидромодуля, по которой вы можете "прикинуть" конечную крепость браги.
Ну, и кто дочитал до конца - не судите строго. Заранее благодарю за Ваши замечания. Пишите и, если Вам понравилась моя статья - подписывайтесь и ставьте лайк!
Читайте также на канале САМОГОН ДВ:
1. Бесподобный самогон из вишневого вина
2. Пособие начинающего винокура
3. Сколько стоит выгнать самогон хорошего качества