Джин колонна или Экстрактор Сокслета?

Самым популярным, щадящим и эффективным методом экстракции по прежнему остаётся классическая мацерация/настаивание. В результате переход до 90% растворимых компонентов, содержащихся в травах и специях, достигается уже на 2-3 сутки настаивания. Причем периодическое перемешивание сокращает это время в 3-4 раза. 

Так какое отношение к экстракции имеют два на первый взгляд равноценных устройства - джин-колонна и экстрактор Сокслета, что скрывают внутри?

Оба этих устройства в арсенале винокура действительно предназначены для экстракции компонентов из растительного сырья в спиртовую основу и имеют самое прямое отношение. Но все же принцип, по которому они работают, а так же конечный продукт существенно отличаются. 

В данной статье разберём в каком случае применять тот или иной инструмент, затронем принципы работы, химию процесса и конечно рекомендации по эксплуатации. 

Важное отступление

Перед рассмотрением устройства и принципов работы важно сделать несколько ремарок:

• Экстракция и получение ароматных спиртов осуществляются исключительно на базе чистой сортировки (смесь чистого спирта/дистиллята и воды).

• Отбор головной, хвостовой и пищевой фракции чаще всего проводится экспертной оценкой согласно профилю получаемого ароматного спирта.

• Пропорции навески растительного сырья и крепость сортировки для перегонки подбираются в зависимости от качества сырья и опыта винокура. Чаще всего крепость сортировки находится в диапазоне 40-50% об.
  

Джин-колонна

Принцип работы

Принцип работы джин-колонны строится на прохождении паров спирта через навеску компонента, из которого идет экстракция. Пары спирта, проходя через сырье, растворяют в себе легколетучие и ароматные компоненты. Далее уносят их в отбор. Тем самым получается ароматный спирт. Экстракция идет до тех пор, пока не закончится сортировка в баке или не будет достигнута точка, при которой профиль отбираемого спирта не удовлетворит винокура заданным требованиям. Важным пунктом здесь будет тот факт, что в пары спирта переходят только легкорастворимые компоненты. Контакт навески проходит с парами спирта при относительно невысокой температуре - до 80 градусов Цельсия. Довольно щадящая процедура для сохранения максимально качественного профиля финальных спиртов.

Перегонку с использованием джин-колонны можно вести в 2-ух вариациях:

1. Первая вариация Конденсат, образующийся в процесс контакта со специями, сливается обратно в куб и повторно испаряется. В данном случае конденсат, который сливается в бак, начинает закипать и повторно испаряется. Соответственно, здесь контакт уже не такой мягкий, как с парами спирта. Вместе с конденсатом в бак стекает труднорастворимая часть компонентов и при повышенных температурах кипения начинаются процессы химических реакций. В том числе этерификация и окисление. В результате образуются побочные продукты, которые могут как положительно, так и отрицательно повлиять на конечный продукт. Чаще всего подобный процесс может добавить вареных тонов. Многие при получении ароматных спиртов от них как раз стараются уйти. 
2. Вторая вариация Базируется на сливе конденсата из джин-колонны в отдельную приёмную емкость. В данном случае в напиток переходят только те компоненты, которые были захвачены парами спирта и дошли до конденсатора. С точки зрения выхода готовой продукции процесс более дорогой, так как из-за постоянного отбора части конденсата выход меньше. При этом сам ароматный спирт обладает более чистым и выраженным профилем без побочных и вареных тонов. Конечно процессы окисления и этерификации здесь так же присутствуют, но в количественном отношении он существенно менее выражены.

Конструкция

По конструкции джин-колонны могут быть как изделием с законченной сборкой, так и собираться на базе имеющихся аксессуаров. Джин-колонны возможны с присутствием крана отбора конденсата, так и без него. Наличие крана позволяет унифицировать возможность работы как с возвратом конденсата в бак, так и с его отбором в отдельную емкость. Чаще всего сборка происходит на базе уже имеющихся колонн с добавлением сит для фиксации навески. Именно в свободном прохождении паров спирта - очень важный момент! 

Чаще всего при получении ароматных спиртов используются сухие навески. В процессе насыщения парами спирта и влагой они разбухают. При неправильной конструкции джин-колонны эти набухшие специи могут привести к закупориванию парового канала, а значит росту давления и критическим ситуациям в процессе дистилляции.

Правильно использовать сита с круглой перфорацией, обладающие хорошим пропускным сечением и имеющие при этом компенсирующие трубки на случай сильного закупоривания. 

Например, в перфорированных ситах для сборки джин-колонны на базе уровней 3 дюйма подобная трубка расположена по центру. Она же выступает в качестве ручки для фиксации сита. 

В более крупных джин-колоннах на базе вставок-увеличителей 25 или 60 литров используются перфорированные сита уже с несколькими компенсирующими трубками. 

Данные трубки загнуты внутрь корзины, чтобы пары, идущие по пути наименьшего сопротивления, в любом случае проходили через навеску и насыщались ароматическими компонентами. То есть здесь трубки выполняют и роль предохранителя, и применяются для дополнительного насыщения. 

Соответственно, джин-колонна, как отдельное устройство, так и собранная на базе аксессуаров, позволяет сделать паровую мацерацию/экстракцию вкусоароматических компонентов и получить насыщенные ароматные напитки. В том числе джин, абсент и прочие. Это будет прозрачный ароматный спирт, насыщенный тем компонентом или смесью компонентов, которые мы загрузили в джин-корзину.

Экстрактор Сокслета 

Сам экстрактор Сокслета был разработан в лабораторной практике для быстрой и полной экстракции труднорастворимых компонентов с проведением последующих анализов: качественного и количественного. Данный процесс обратно пропропорционален процессу в джин-корзине, где идет экстракция только легкорастворимых компонентов. В этом есть свои как плюсы, так минусы, которые будут выражаться в финальной задаче, стоящей пред винокуром при использовании Сокслета.

Принцип работы

Принцип работы: пары спирта поднимаются по колонне, конденсируются и сливаются в емкость с навеской, где насыщаются компонентами из сырья. При переполнении емкости все ее содержимое сливается в бак и процесс повторяется заново. Столько раз, сколько захочет оператор.

Конструкция

  

Сокслет обычно представляет собой корзину для загрузки сырья, паровой канал для поднимающегося спирта, а так же переливную трубку в верхней части экстрактора для полного слива содержимого в бак. 

Если рассмотреть классический процесс экстракции, переход любого компонента из экстрагируемого сырья в раствор происходит ровно до тех пор, пока концентрация этого компонента не сравняется в растворе и сырье. 

Приведем эталонную схему ниже.

Возьмем условную навеску сырья, содержащую 6 молекул экстрагируемого сырья и сортировку, в которой этих молекул нет. Залив навеску сортировкой, процесс экстракции будет идти до тех пор, пока в сортировке и навеске не будет равное количество молекул - по 3 шт. Далее сколько бы мы не продолжали проводить процесс настаивания, концентрация уже не изменится. 

Вернемся к экстракции с использованием Сокслета. Навеска будет заливаться каждый раз свежей порцией сортировки. То есть сначала сравняем концентрацию по 3 молекулы. В следующий цикл повторений оставшиеся 3 молекулы начнут переход до равновесного значения 1.5 молекулы в сортировке и 1.5 в навеске. Подобное деление пополам будет идти бесконечно долго, пока мы не достигнем концентрации в рамках погрешности измерительных приборов. В этом и заключается основная суть Сокслета - полная экстракция труднорастворимого компонента ограниченным объемом растворителя для проведения последующих замеров. 

Механизм широко применим в том числе для определения количества жиров в грецких орехах и так далее. Естественно, что процесс может растягиваться на несколько часов. Значит без всякой альтернативы в полной мере получаем всевозможные побочные продукты окисления, этерификации и разрушения компонентов с образованием новых.

"Голь на выдумки хитра!" И несомненным преимуществом экстрактора конечно будет тот факт, что за относительно короткий промежуток времени в жидкость переходят все легко- и труднорастворимые компоненты. Помним, винокуру не всегда нужно получить прозрачный ароматный спирт с легким ароматом. Полно напитков, которые требуют получение красящей основы, где как раз базу составляют труднорастворимые компоненты, а процесс классического настаивания затягивается на несколько недель. 

Нюансы работы с экстрактором

При работе наблюдается различие во времени контакта спирта с навеской по высоте экстрактора. Та часть навески, которая находится в нижней части колбы, по определению дольше контактирует со спиртом, чем та часть, которая ближе к переливу. Это нужно учитывать при заполнении экстрактора смесью компонентов, чтобы они были равномерны распределены по объему.

Снижение качества компонентов, экстрагируемых из навески, происходят из-за длительного времени кипячения и разрушения многих ароматических соединений, не стойких к длительному температурному воздействию. 

Активное растворение труднорастворимых компонентов, то есть жиров, дубильных веществ, гемицеллюлоз и прочих горьких компонентов навески. При условии последующей перегонки это может быть не так серьезно. Если настой используется в качестве концентрированной основы для приготовления настоек, качество его будет существенно ниже. 

Длительное воздействие горячего спирта на травы и специи, а так же их непрерывное кипячение приводит к повышенной реакции этерификации. Данная реакция взаимодействия спирта с кислотами, содержащиеся в навеске, а так же образование новых более сложных соединений не всегда позитивно влияет на вкус конечного продукта. 

Конечно в тех случаях, когда речь идет о получении красящего настоя из труднорастворимых компонентов (орехи, ветки, коренья, дубовые щепки и прочее), экстракция на Сокслете имеет место быть. 

Наша Фабрика провела значительное количество тестов в лаборатории и полученные экстракты можно использовать, как компонент купажа в ограниченном количестве. Особенно хорошие результаты были получены с использованием дубовой щепы. Это легко объяснимо. Экстракция труднорастворимых компонентов в купе с окислением гемицеллюлозы и частичным разрушением компонентов дают эффект ускоренной выдержки спиртного напитка. 

Какое устройство выбрать?

Как джин-корзина, так и экстрактор Сокслета имеют место быть в арсенале винокура. Оба устройства предназначены для решения разных задач с точки зрения экстрагирования и получения финального продукта!!! Джин корзина - это легкие прозрачные ароматные спирты. Сокслет - более насыщенные и в какой-то мере более тяжелые спирты для купажа. 

Хочу всё и сразу

Конечно всегда хочется иметь универсальное устройство для того, чтобы на базе уже имеющегося железа реализовать желаемую сборку для осуществления тех или иных процессов. 

Именно поэтому Доктор Губер разработал собственную вариацию новейшего экстрактора Сокслета. Он модифицируется и в джин-корзину с возможностью работать как возвращая содержимое в бак, так и проводить отдельный отбор конденсата. 

Собирается данное изделие на базе стандартных диоптров 3 дюйма и перфорированных сеток. 

Полезный объем экстрактора был выбран по результатам тестов. Для домашнего использования обычно не требуется большого объема получаемого экстракта , так как купажный спирт расходуется в небольших количествах. А вот как раз в джин-колонну зачастую загружается большое количество специй на один прогон. Учитывая это условие ограничений в наращивании объема джин-колонны нет! 

В целом, нам удалось применить весь имеющийся опыт в получении ароматных спиртов и компоновке как джин-колонн, так и вариаций экстракторов Сокслета. 

Полезного и приятного использования оборудования Доктор Губер!