По окончании процесса брожения получают зрелую бражку с объемной долей спирта 8-8,5%. Спиртовая бражка — сложная многокомпонентная система, состоящая из воды (82-90 мас.%), сухих веществ (4-10 мас.%) и этилового спирта с летучими примесями (5-9 мас.%, или 6-11% об.). В бражке всегда находится некоторое количество диоксида углерода: в 1 л ее, взятой непосредственно из бродильного аппарата — 1 … 1,5 г. Кислотность бражки 0,5º, рН 4,9-5,2. Сухие вещества бражки представлены как взвешенными частицами (дрожжи, дробина), так и растворенными в водно-спиртовой смеси органическими и неорганическими веществами (декстрины, незброжени сахара, белки, кислоты, минеральные вещества и др.). Спиртовая бражка представляет собой многокомпонентную смесь, которая включает летучие и нелетучие соединения. Количество летучих примесей составляет в среднем не более 0,5% от объема спирта, однако число их достигает 70. Состав и количество примесей зависит от параметров брожения, вида сырья, расы дрожжей и других факторов. По химическим свойствам летучие примеси спирта делят на высшие спирты с числом атомов углерода в молекуле более двух (сивушные масла), альдегиды, эфиры, кислоты. По степени летучести различают четыре группы примесей: главные, хвостовые, промежуточные и конечные.
Летучие примеси спирта очень разнообразны. В основном они появляются в процессе брожения, однако их содержание в бражке зависит от водно-тепловой обработки крахмалосодержащего сырья, антисептики. Примерный состав и количество содержания примесей в спирте-сырце представлен в таблице.
Таблица — Состав примесей спиртовой бражки
Примеси | Спирт-сырец из зерно-картофельного сырья |
Метиловый спирт, об. % | 0,02 — 0,15 |
Спирты сивушного масла (в перерасчете на смесь 25 % изобутанола та 75 % изоамилола), об. % | 0,3 — 0,45 (алиловый, бутиловый, небольшое количество пропилового спирта и др.) |
Летучие кислоты, мг/л | 30-120 (преимущественно уксусная кислота) |
Альдегиды (в перерасчете на уксусный альдегид), мг/л | 20-100 (в основном уксусный) |
Сложные эфиры (в перерасчете на уксусноэтиловый), мг/л | 200-700 (преимущественно уксусноэтиловый, а также муравьиноэтиловый, уксуснометиловый и небольшое количесвто эфиров пропионовой и масляной кислот) |
Другие карбоновые соединения | Следы акролеина и кротонового альдегида |
Азотсодержашие вещества (в перерасчете на амиак), мг/л | До 3 (высшие амины жирного ряда) |
Серосодержащие вещества | Следы веществ, которые содержат серу, в спирте из остродефектного сырья |
Терпены | Присутствует в спирте, изготовленном из зерна |
Важно знать влияние на органолептическую и аналитическую оценку спирта тех или иных примесей. Кроме того, нужно охарактеризовать примеси по их токсичностью, так как некоторые из них являются сильными яд мы и существенно изменяют органолептические показатели. Например, метиловый и пропил спирты при небольшом содержании не влияют на органолептическую оценку, однако они обладают высокой токсичностью: метанол токсичные ший этанола в 80 раз, пропаном — в 4 раза. Метиловый спирт вызывает тяжелое отравление, сопровождающееся потерей зрения, возможен и летальный случай. Фурфурол в малых концентрациях придает приятный аромат ржаного хлеба, но он, как и метанол, токсичен, поэтому наличие этих примесей в ректификованного спирта не допустимо. Наличие спиртов, содержащих четыре и более атомов углерода, ухудшает вкус и запах этилового спирта. Бутиловый и амиловый спирты имеют сивушный запах и страстный вкус, гексиловый — запах и вкус прогорклого масла. Все они ядовиты.
Альдегиды (муравьиный, уксусный, пропионовый, масляный, валериановый) придают спирта резкий привкус и горечь. Особенно неприятный запах и страстный вкус обусловливают акролеин и кротоновый альдегид. Напротив, энантовый альдегид способствует появлению приятного аромата. Диацетил (6 мг/дм3) в зерно-картофельном спирте вызывает страстный вкус и запах, характерные для мелассного спирта.
С кислот только уксусная кислота в небольших количествах придает спирта приятный вкус. Другие кислоты ухудшают органолептические показатели спирта. Муравьиная кислота придает ему резкий привкус, пропионовая — горечь, валериановая — неприятный запах и горечь.
Диэтиловый эфир в небольших количествах усиливает запах спирта, мурашиноетиловий и оцтовоетиловий эфиры смягчают вкус спирта. Таким же свойством обладает аммиак. Эфиры с большим числом атомов углерода добавляют спирта несвойственный ему фруктовый или цветочный запах. Метил-и этиламин, меркаптаны, диоксин серы, сероводород вызывают неприятный вкус и запах, например три метиламин обладает отвратительным запахом ворвани и рыбьего жира.
Характерный страстный вкус спирта придают терпены и терпенгидраты. Некоторые примеси, которые не определяются прямыми аналитическими методами, могут влиять на время окисления спирта и пробу с серной кислотой. Незначительное содержание акролеина и кротонового альдегида приводит к резкому ухудшению пробы спирта на окисляемость, а наличие 0,0005% их в ректификованного спирта делает его нестандартным по пробе с серной кислотой. Цель процесса очистки спирта — освободить его от большинства примесей и получить спирт стандартной концентрации.