Elaborarea procesului tehnologic pentru invechire rapida a distilatelor pentru coniac

Scurt istoric

Fabricarea coniacului a inceput cu cireca 400 de ani in urma si s-a dezvoltat cu deosebile in secolul XVII in partea sud estica a Frantei.

Pe raul Charente se facea comertul vinurilor cu Anglia si tarile scandinave, dar datorita transportului costisitor si alterarii vinurilor usoare de masa de Charente, in jurul anului 1630 s-a trecut la distilarea lui. Pentru o concentrare mai mare a distilatului, se facea a doua distilare.

Datorita greutatilor in desfacerea distilatului, acesta ramanea timp indelungat in butoaie. Comerciantii observand imbunatatirea vadita a calitatilor de gust ale distilatului, care se producea cu aceasta ocazie, au inceput sa-l pastreze intentionat in butoaie.

Aceasta bautura noua a fost denumita <cognac> dupa orasul Cognac, care era centrul fabricarii coniacului.

Astfel datorita unor imprejurari a fost creiata in Franta productia cogniacului care mai tarziu s-a dezvoltat si in alte tari.

Coniacul ca bautura

Coniacul este o bautura alcoolica tare, fabricata din distilatul de vin, ce se obtine prin distilarea vinului.

El se deosebeste de rachiurilor de tescovina si drojdie prin faptul ca acestea din urma rezulta din distilarea subproduselor vinicole.

Coniacul se deosebeste de toate rachiurile prin urmatoarele calitati:

culoare auriu chihlimbarie;

o aroma placuta cu usoare nuante de vanilie si un gust caracteristic obtinut in urma pastrari indelungate in butoaiele de stejar.

Vinurile materie prima pentru coniacuri

Calitatea unui distilat de vin depinde de o serie de factori:

compozitia vinului;

tehnologia de fabricare si pastrare a distilatelor de vin si a coniacului.

In Franta prima tara producatoare de coniac exista regiuni consacrate pentru producerea coniacului (Cognac, Charente).

In aceste regiuni, soiul de vita cel mai indicat (Folle Blanche) este cultivat in mod special pentru a se produce vinuri usoare slab alcoolice si cu aciditate mare, cele mai indicate pentru obtinerea coniacului de calitate.

La vinificare de asemeni se iau o serie de masuri speciale.

Obtinerea distilatelor de vin

Distilatele de vin se obtin prin distilarea vinului in doua tipuri de aparate:

cu functionare discontinua;

cu functionare continua.

La distilarea vinurilor, impreuna cu valorii de alcool si ai apei, trec in distilat substantele volatile naturale, sau cele care se formeaza in procesul fermentarii si anume:

aldehidele (inclusiv si furfurolul);

acetalii;

esterii;

acizii volatili;

alcoolii superiori.

Aldehidele si acizii volatili se formeaza in distilatele de vin mai ales la pastrarea lor sub influenta oxigenului din aer.

Toate aceste substante care se obtin in timpul fermentatiei si care trec in distilat in urma procesului de distilare, s-au se formeaza in timpul pastrarii, influenteaza organele gustului si mirosului.

Invechirea distilatelor de vin

Distilatele de vin, folosite pentru obtinerea coniacurilor au un gust astringent, putin placut si un miros pronuntat neplacut datorita impuritatilor ce le contin.

Prin depozitarea in butoaie de stejar si pastrare timp indelungat (pana la 25 de ani), distilatele sufera transformari lente care fac sa dispara gustul aspru initial si in schimb sa apara calitati organoleptice superioare.

Procesul de inobilare a distilatelor prin pastrare in butoaie timp indelungat este cunoscut in productiaindustriala sub numele de <invechire>.

Principalele faze de lucru pentru fabricarea coniacului care se practica in tara sunt urmatoarele:

fabricarea distilatului de vin cu o concentratie alcoolica de 65-70% vol;

depozitarea distilatului de vin in butoaie de stejar cu capacitatea de 450-500 litri timp de 3 - 5 ani;

tragerea distilatului invechit in cazi de lemn si tratarea lei pentru completarea gustului si culorii;

diluarea distilatului invechit cu apa pana la concentratia de 40-42 % alcool in volum;

maturarea coniacului diluat in butoaie mari de stejar timp de 30-45 zile pentru omogenizare si definitivarea calitatilor;

filtrarea si imbutelierea coniacului finit.

Daca problema obtinerii distilatului este o chestiune accesibila in special din punct de vedere economic, problema invechirii acestui distilat un timp indelungat, pana ce ajunge la aceasta finete caracteristica, este o problema mai dificila atat din punct de vedere tehnologic cat si in special sub aspectul economic.

Procesul de invechire necesita spatii de depozitare si un numar insemnat de butoaie.

Aceasta operatie a procesului tehnologic duce la cresterea considerabila a pretului de cost, pe de o parte prin pierderile de alcool ce se produc in timpul acestei faze (30-50% in cazul invechirii timp de 20 de ani), iar pe de alta parte prin blocarea spatiului si capacitatilor in care are loc invechirea.

Deci pentru reducerea pretului de cost, se pune problema ca aceasta faza din procesul preparare <invechirea> sa fie scurtata.

Invechirea propriuzisa este rezultatul a doua actiuni:

in primul rand distilatul dizolva din lemnul de stejar din care este confectionat butoiul asa cum sunt taninul, cuercitrina si cuercitina. Dintre ele unele contribuie la formarea gustului si culorii coniacului (taninul de culoare bruna, cuercitrina si cuercitina - derivati de flavona - dau culoare galbena);

in al doilea rand se produc transformari de oxidare datorita oxigenului din aer care patrunde prin porii doagelor, care dau compusi aromati ce intra in componenta buchetului. Este cazul ligninei.

La pastrarea distilatului de vin in butoaie de stejar se produce procesul de etanoliza a ligninei (capacitatea ligninei de a trece in solutii alcoolice in special in prezenta acizilor).

In timpul etanolizei se produc doua reactii:

condensarea ligninei cu formare de produse insolubile in apa (etanolignine);

scindarea ei pana la compusi monomerici (cele mai importante sunt aldehidele aromatice de tipul vanilinei);

etanoliza ligninei constituie procesul de baza care imbunatateste calitatea coniacului aflat la pastrare. Deci la invechire un rol important il are doaga de stejar prin componentii ce-i contine si oigenul atmosferic.

Influenta componentilor lemnului asupra calitatii coniacului

O influenta hotaratoare asupra calitatii distilatului la invechire o manifesta componentii lemnului din doaga de stejar, ca:

lignina - compus aromatic macromolecular, care se gaseste in lemn in proportie destul de mare (17-27% din greutatea lemnului). Oxidandu-se cu nitrobenzen sau alti oxidanti lignina din lemnul de stejar tratata main intai cu NaOH la 160oC,   se produce in afara de vanilina si aldehida siringica;

substantele tanante (2-10% din greutatea lemnului);

hemicelulozele (23-30% din greutatea lemnului);

Iin lemnul de brad se formeaza aproape numai eterul oxi propio vanilonei, din lemnul de foioase (artar, stejar) se formeaza alaturti de acestea si mult eter al oi propio siringozei.

Pentru invechirea coniacului s-a stabilit prin practica experimentala ca cel bun lemn este cel de stejar.

Pentru lignina din lemnul de brad se estimeaza 15-16% grupe metoil (OCH₃) , pentru lignina din lemnul de fac si artar 21 - 22% grupe metoilice.

Cum insa formarea compusilor aromati din lignina este conditionata de grupele metoxil prezente in molecula lor (vanilina, aldehida siringica, eterul oxi propio vanilinei si eterul oxio propio siringozei), rezulta ca lemnul de stejar are un continut superior de grupe metoxilice celorlalte esente.

De altfel faptul ca aldehida siringica si eterul oxi propio siringinei care au cate un metoxil in plus fata de vanilina si respectiv eterul oxio propio vanilinei, provin din lignina lemnului din stejar, ilustreaza in mod concludent aceasta corespondenta. Se recomanda chiar anumite specii de stejar din anumite regiuni.

Referitor la lignina s-au stabilit urmatoarele:

proportia de lignina este variabila in functie de conditiile de crestere, sol, climat, etc.;

compozitia chimica a intregului tesut din lemn si felul cum lignina este legata de ceilalti componenti conditioneaza proportia de lignina, care trece in lichid, si dec care poate lua parte la formarea buchetului;

lignina este foarte intim intretesuta prin polizaharidele lemnului si poate fi chiar partial legata de unele dintre ele. Deci aceasta desfacere a ligninei din lemn dupa felul legaturilor care exista, conditioneaza si ea in ultima instanta calitatea coniacului;

substantele tanante contribuie la formarea culorii si gustului coniacului;

sursa aldehidelor si acetalilor care contribuie la formarea buchetului o constituie partea extractibila a lemnului adica acele combinatiuni care se pot extrage din lemn cu ajutorul apei fierbinti (substante tanice, hidrati de carbon, saruri). La tratarea lemnului cu distilat de vin trecu in solutie:

• lignina;
• substanele proteice, etc;

substantele tanice si lignina conduc la o oidare slaba, formarea aldehidelor si transformarea lor ulterioara in acetali, deoarece substantele tanice ale lemnului proaspat contin polifenoli de tip pirogalic, care poseda insusiri de oxidare pronuntate, in mediu bazic sau chiar slab acid;

un continut mai ridicat de substante tanice in lemn, contribuie la producerea mai intensa a reactiilor de oxidare, adica la formarea aldehidelor si in continuare la acumularea acetalilor. De aceea, la inceputul invechirii trebuie marit continutul de substante tanante in distilatul pentru coniac prin pastrarea lui in butoaie noi (fara sa fie extrasa partea extractibila a lemnului prin tratare timp indelungat cu abur;

hemicelulozele in prezenta acizilor se hidrolizeaza lent cu formare de zaharuri. La deshidratarea pentozelor se formeaza furfurolul care influenteaza buchetul.

Modificarile fizico-chimice care se produc in distilate la pastrarea lor in vase de stejar

Modificari fizice

La pastrarea distilatelor de vin in butoaie, datorita porozitatii lemnului se produce o evaporare a lor prin porii doagelor. Aceasta evaporare provoaca reducerea volumului distilatulor de vin.

Volumul pierderilor depinde de insusirile lemnului:

densitatea;

suprafata de evaporare;

umiditatea;

temperatura aerului ambiant.

Odata cu micsorarea volumului datorita evaporarii, scade si concentratia lui. Scaderea cencentratiei este influentata in special de gradul de umiditate al incaperilor.

Pierderea concentratiei in   alcool, este direct proportrionala cu gradul de umiditate al localurilor.

La pastrarea in conditii obisnuite pierderile anuale medii ale distilatului de vin sunt de aproximativ 3% din volum si 1% din tarie. Concentratia distilatelor scade si datorita reactiilor chimice ( oidarea si esterificarea).

Modificarile chimice

Modificarile chimice care au loc in compozitia distilatelor de vin sunt foarte complicate si greu de observat, acestea sunt:

oxidari;

acetilari;

hidroliza.

Oxidarea

Ca urmare a dizolvarii oxigenului la suprafata lichidului se produce o oxidare lenta la lichidului, catalizata de fractiunea agliconica a taninurilor care joaca rolul de oxidant. Aceasta oxidare afecteaza alcoolul, elementele nealcoolice si substantele tanante.

La combinarea taninurilor cu oxigenul molecular din aer (oxidarea fenolilor) se formeaza peroxizi organici care actioneaza asupra elementelor din distilatul de cereale si malt, susceptibile de oxidare.

Acesti peroxizi ca si ionii de oxizi ai metalelor grele, constituie un rol important in procesele de oxidare ale distilatului.

Capacitatea distilatului de a se oxida pe seama resurselor proprii, depinde de faptul ca el contine nu numai oxigen liber ci si diferiti compusi:

metale;

peroxizi organici;

fenoli;

care pot indeplini ca si oxigenul liber functia de oxidare a partilor componente ale distilatului.

Procesul lent al reactiei este explicat de insuficienta fenolilor extrasi din lemnul de stejar sau dud, de prezenta aerului care patrunde prin porii doagelor si de difuzia lenta a substantelor.

Prin oxidarea alcoolului se formeaza mai intai aldehida acetica, care combinandu-se cu alcoolul formeaza acetali. La oxidarea mai departe a aldehidei acetice se obtine acidul acetic, care in combinatie cu alcoolul produce esterul etilic al acidului acetic.

In timp de 1 an se formeaza pana la 1 g ester etilic al acidului acetic la 1 hl de distilat.

Dupa continutul de acid acetic legat se determina aproximativ varsta distilatului. Prin invechire, continutul distilatului in aldehide si acizi volatili se mareste.

Aciditatea volatila poate creste de la 0,2 - 0,3 g/ litru alcool absolut pana la 0,7 - 0,8 g/ litru de alcool absolut, dupa trei ani.

PH-ul distilatului scade de la 5,5 - 3,5 ca urmare a cresterii aciditatii volatile si dizolvarii substantelor tanante (substante tanante extrase de alcool din doaga de stejar sau dud, maresc aciditatea)

Asemanator cu oxidarea alcoolului are loc procesul de oxidare a alcoolilor superiori, care se gasesc in cantitate foarte mica in distilatul initial, deci si intensitatea oxidarii este mica.

Desi cantitatile de aldehide, acizi, esteri ce se formeaza datorita alcoolilor superiori sunt foarte mici, influenta lor este destul de importanta asupra calitatilor de gust ale distilatului din cereale si malt.

Formarea acetaldehidelor (acetalizare) - aldehidele se combina cu alcoolul pentru a forma acetali compusi cu miros agreabil. Viteza de reactie este mult superioara vitezei de exterificare.

Hidroliza

Prin sporirea aciditatii distilatului se constata si o crestere a cantitatii de esteri, ca urmare a reactiei acizilor asupra diferitilor alcooli.

Procedeu de tratare a distilatelor de vin care accelereaza maturizarea lor

Durata indelungata necesara obtinerii unor coniacuri de calitate superioara si costul ridicat, consecinta a cheltuielilor mari de investitii si a pierderilor de alcool la pastrare, au determinat pe producatorii de coniacuri sa caute un procedeu pentru reducerea timpului de invechire si a pretului de cost.

Dupa principiile care le au la baza, aceste metode se grupeaza precum urmeaza:

metode de invechire prin tratare termica;

metode de invechire prin oxidare cu oxigen si ozon;

metode de invechire cu curenti electrici si radiatii;

metode care folosesc catalizatori.

Dintre toate aceste metode, cea mai mult aplicata in practica pentru accelerarea maturizarii coniacurilor este metoda de tratare termica.

Prin incalzirea la 60-70^oC un timp mai mult sau mai putin indelungat (de la cateva ore la cateva saptamani) in vase metalice inchise, sau sticle prevazute cu condensator pentru evitarea pierderilor de alcool, s-a observat o imbunatatire a calitatii distilatului (atunci cand incalzirea in sticle a fost de 6 luni la 60^oC).

Fixarea procesului tehnologic pentru invechirea rapida a distilatelor pentru coniac

Rezumat

Pentru obtinerea unui coniac de calitate superioara este necesar ca perioada de invechire a distilatului de vin pentru coniac sa dureze 5 - 10 ani, iar pentru coniacuri obisnuite, 3-5 ani.

Aceasta operatie a procesului tehnologic duce la cresterea considerabila a pretului de cost:

pe de o parte prin pierderile de alcool care se produc in timpul acestei faze si care pot ajunge pana la 15%;

iar pe de alta parte prin blocarea spatiului si ambalajului in care loc invechire.

Pentru rezolvarea acestei probleme apara necesar gasirea unui procedeu de invechire rapida a distilatelor de vin pentru coniac, fara ca aceasta sa fie in dauna calitatii coniacului invechit in mod natural timp indelungat.

Procedeul aplicat consta in tratarea distilatelor de vin cu talaj din lemn de stejar, in prealabil conditionat in trei variante:

varianta I :

talajul este tratat cu o solutie de HCl 0,5%, la un hidromodul 1 : 0,6;

este incalzit apoi la 100^oC timp de 30 de minute;

in continuare este impregnat intr-o solutie de NH₄OH 1% la hidromodulul 1 : 0,6;

talajul tratat este mentinul in final 10 minute la aer;

in timpul acestei operatii are loc o hidroliza a hemicelulozelor si o oxidare a substantelor tanante;

prelucrarea termica are ca scop cresterea cantitatii de vanilina ca urmare a descompunerii ligninei;

timpul de sedere a distilatului pe talaj - 12 zile;

tratarea termica a distilatului din vin pentru accelerarea reactiilor de oxidare - 2 zile la 60^oC (+/- 0,2^oC) in vase email, sticla sau gresie;

varianta II

talajul este macerat in apa rece 3 ore, apoi tratat cu o solutie 1% de NaOH timp de 30 de minute, tinut apoi in apa fierbinte o ora si spalat de trei ori cu apa rece;

aceasta operatie se face in scopul de a indeparta din lemnul de stejar substantele care imprima un gust neplacur distilatului;

timpul de sedere a distilatului pe talaj - 40 de zile;

tratarea termica a distilatului din vin pentru accelerarea reactiilor de oxidare - 7 zile la 65^oC (+/- 2^oC) in vase de email, sticla si butoi;

varianta III

talajul este tratat cu o solutie alcoolica de concentratie 5% vol. timp de 5 zile;

timpul de sedere a distilatului pe talaqj - 45 de zile;

tratarea termica a distilatului din vin pentru accelerarea reactiilor de oxidare - 5 zile la 65^oC (+/- 0,2^oC) in vase de email sticla sau butoi;

Printre diferitele propuneri privitoare la tratarea termica se mentioneaza incalzirea sub presiune in autoclav, incalzirea si racirea ulterioara, repetate alternativ de cateva ori.

Nici una dintre propunerile enumerate nu au fost totusi aplicate in productie, datorita faptului ca unele necesita utilaj foarte complicat.

Tratamentul cu oxigen si ozon a fost mult studiat dar nu s-a ajuns la un procedeu care sa se aplice practic.

Oxidarea energica a distilatelor cu oxigen si ozon poate avea si influente negative: insusirile organoleptice in loc sa fie imbunatatite sa pot inrautati, iar restabilirea gustului sa nu se faca decat dupa un timp destul de indelungat.

Tot pentru invechirea rapida a distilatelor de vin s-au facut experiente cu oxidare electrolitica, tratamente cu curenti de inalta frecventa, cu unde ultrascurte, cu raze infrarosii si ultraviolete. Rezultatele pozitive s-au obtinut numai cu undele ultrascurte, insa majoritatea autorilor le atribuie incalzirii pe care ele o produc si nu actiunii lor specifice. Ele necesita si cheltuieli foarte mari.

Accelerarea procesului de invechire prin adaugarea de substante catalizatoare (peroxidaza, coniac invechit, extract de stejar) prezinta interes, fara sa fi fost insa aplicate pe scara industriala.

Toate aceste metode au fost indreptate spre gasirea mijloacelor de actionare asupra distilatului pentru coniac prin accelerarea proceselor insasi in mediul respectiv (introducerea de oxigen sau ozon, peroxidaza, accelerarea cu curenti de inalta frecventa, cu ultra sunete, cu temperatura inalta sau joasa), sau de a gasi metode de extragerea intensiva a substantelor extractive din lemnul de stejar (introducerea in distilat de extract de stejar).

In general, cauza nereusitelor acestor incercari se explica si datorita faptului ca nu s-a tinut seama de existenta proceselor ce se produc in timpul invechirii distilatelor de vin pentru coniac si faptului ca s-a acordat atentie numai componentilor volatili ai alcoolului, nu si complexului nevolatil al substantelor care trec din lemnul de stejar.

La formarea coniacului joaca rol important nu numai procesele din mediu, ci si transformarile suferite de componentii lemnului in porii doagei butoiului.

S-a demonstrat ca procesul de invechire poate fi grabit prin intensificarea difuziei. Starea de linistire a mediului creiaza conditii nefavorabile pentru extragerea si difuzia substantelor.

Drept rezultat contactul dintre substantele necesare pentru reactie este intrerupt, iar invechirea distilatelor de vin pentru coniac este franata si de aceea dureaza foarte mult.

Intensificand difuzia, procesul de invechire a distilatelor de vin poate fi accelerata. Procedeul cel mai simplu pentru intensificarea difuziei consta in marirea suprafetei de contact obtinuta pein amestecare sau agitare.

Proces tehnologic propus (invechire rapida)

Principalele materii prime si materiale auxiliare

distilat de vin pentru coniac cu concentratia alcoolica de 67-70% vol.;

apa distilata pentru diluarea distilatului de vin invechit;

talaj de stejar ca mijlocitor al procesului de invechire rapida;

solutii necesare tratarii talajului

• solutie alcoolica 5%;
• solutie de HCl 0,5%;
• solutie de NaOH 1%;
• solutie de NH₄OH 1%;

bonificatori: sirop de   zahar si vin vechi de desert;

caldura pentru tratarea termica a talajului si distilatului.