Таким образом, использование коэффициентов испарения и ректификации примесей дает возможность проводить анализ работы дистилляционных установок и определять в зависимости от спиртуозности перегоняемой жидкости условия накопления летучих веществ в дистиллятах.
Сачаво М. С. и сотрудники считают, что определение данных коэффициентов является сложным процессом, не исключающим дополнительные погрешности при определении состава перегоняемой среды. Кроме того, коэффициенты ректификации не позволяют судить о фактическом влиянии различных частей дистиллята на состав получаемых продуктов перегонки. С этой целью авторами предложен показатель обогащения дистиллята примесью, представляющий собой отношение содержания в частях дистиллята примесей к содержанию безводного спирта, в процентах от их содержания в продуктах перегонки. Если показатель обогащения примесью для дистиллята больше единицы, то эта часть дистиллята способствует обогащению конечного продукта перегонки этой примесью, а если меньше единицы – обеднению.
Процесс дистилляции виноматериалов и спирта-сырца в условиях коньячного производства не вполне укладывается в рамки теории перегонки бинарных смесей. Компоненты виноматериала многочисленны и разнохарактерны, хотя количественное их содержание по отношению к эталону и воде не велико. Специфические особенности дистилляции вин для получения коньячных спиртов требуют уточнения некоторых вопросов, связанных с коэффициентами испарения летучих соединений при различных режимах перегонки.
На результатах дистилляции сказывается также растворимость компонентов в этаноле и водно-спиртовых растворах разной концентрации, а также взаимная растворимость различных соединений. Поэтому динамика перехода летучих веществ в дистиллят зависит от многих факторов, а содержание их в различных фракциях дистиллята нельзя регулировать исходя только из величины коэффициентов ректификации отдельных соединений. Тем более что до настоящего времени идентифицированы далеко не все вещества, входящие в состав виноматериалов и коньячных спиртов, а для ряда соединений еще нет данных о величине коэффициентов ректификации.
По мнению Нягу И. лучшим способом определения момента перехода различных фракций является дегустация. Но знание характера и скорости перехода различных пахучих веществ позволяет лучше понять функционирование аппарата и в нужный момент вмешаться в процесс для получения оптимальных результатов перегонки.
В результате исследований, проведённых отечественными и зарубежными учёными, была установлена очерёдность перехода летучих веществ, при перегонке. Так при перегонке виноматериалов на коньячный спирт сначала переходят альдегиды, они придают дистилляту резкий запах, иногда с привкусом меди. Сложные эфиры переходят по-разному: одни в начале сгона, другие – в середине, очень высококипящие – в конце. Уксусно-этиловый эфир проходит целиком в начале сгона, летучие кислоты и, в частности уксусная, равномерно переходят в дистиллят весь период сгона, но к концу сгона их переход интенсивнее. Жирные кислоты с высоким молекулярным весом выделяются в первой части дистиллята; фурфурол, так же как и следы глицерина, обнаруживаются в течение всей перегонки; высшие спирты обильно переходят вначале, затем постепенно уменьшаются и полностью исчезают при крепости 20 % об.
По классической технологии перегонку вина на коньячный спирт ведут в два приема на простом перегонном аппарате шарантского типа. Вначале виноматериал крепостью 8-10 % об. перегоняют на спирт-сырец с целью перевода в дистиллят всего этилового спирта и сопутствующих ему летучих компонентов. При этом получается дистиллят крепостью 24-30 % об. Затем полученный спирт-сырец подвергают фракционной перегонке с отбором головной, средней и хвостовой фракций. Фракционная перегонка спирта-сырца является более ответственным процессом и требует соответственного навыка и внимания от аппаратчика. Особое внимание уделяется моменту появления дистиллята в фонаре и отбору головной фракции. В начале перегонки дистиллят имеет молочно-сизоватый оттенок и неприятный запах, обусловленный значительным содержанием в нем эфиров, альдегидов и высших спиртов. Отбор головной фракции прекращают, когда дистиллят становится прозрачным и без выраженных эфироальдегидных тонов. В зависимости от состава спирта-сырца объем головной фракции колеблется в пределах 1-3 % от объема загрузки куба. При дистилляции виноматериалов с посторонними тонами (гибридными, уксусными и др.) головную фракцию необходимо отбирать в объеме 2-3 % . Крепость головных фракций обычно составляет 75-80 % об., но самые первые фракции могут разбавляться до 60-65 % оставшимися в коммуникациях хвостовыми фракциями дистиллята от предыдущей перегонки. Отбор средней фракции (коньячного спирта) проводят обычно 6-7 ч. Когда крепость дистиллята понизится до 55-45 % об., а дистиллят приобретет кисловатый привкус, переходят к отбору хвостовой фракции. По данным Кишковского З. Н., во Франции принято переходить к отбору хвостовой фракции при крепости дистиллята 57-58 % об.[. Выход средней фракции обычно составляет 30-33 % от объема спирта-сырца или 85—92 % от количества безводного спирта в спирте-сырце. Спиртуозность средней фракции составляет 62—70 % об. и зависит от спиртуозности спирта-сырца и момента отделения хвостовой фракции. Перегонка хвостовой фракции длится около 3 ч. и прекращается при нулевой крепости дистиллята, выход составляет 17-23 % от объема сырца. Крепость хвостовых фракций колеблется от 15 до 20 % об. в зависимости от момента перехода на эту фракцию. Общие потери при получении коньячного спирта на аппаратах шарантского типа доходит до 5 % от исходного содержания спирта в виноматериале и зависят от условий перегонки и качества исходного сырья (виноматериала, спирта-сырца). Такой отбор фракций сложился эмпирически на основе органолептических свойств различных фракций дистиллята. Он обеспечивает определенное качественное и количественное соотношение летучих веществ в коньячном спирте. Однако пределы отбора головной фракции –от 1 до 3 % и хвостовой фракции от 55 до 45 % об. достаточно велики и существенно влияют как на выход коньячного спирта с единицы объема виноматериала, так и на его качество. В этой связи актуальной проблемой является разработка методики определения более точной величины отбора головной фракции и момента отделения хвостовой фракции в зависимости от состава спирта-сырца.
Коньячный спирт, помимо этилового спирта, содержит альдегиды, ацетали, эфиры, высшие спирты, фурфурол, летучие кислоты, терпеновые соединения, лактоны и другие примеси, которые придают коньякам характерные букет и вкус. Часть этих летучих веществ образуются в ягоде винограда, другие (их большинство) образуются в процессе приготовления и хранения виноматериалов, а некоторые возникают при нагревании вина в перегонном кубе.
По поведению при дистилляции летучие вещества можно разделить на две группы. К первой группе относятся летучие компоненты, которые в процессе дистилляции переходят из виноматериала в спирт-сырец, а затем и в коньячный спирт без изменений. Во вторую группу входят вещества, претерпевающие химические изменения в процессе дистилляции. Содержание одних веществ изменяется в результате физико-химических процессов, а другие образуются вновь.
Таким образом, новообразование летучих компонентов при перегонке тесно связано с составом коньячных виноматериалов длительностью перегонки и материала, из которого изготовлена перегонная аппаратура. При длительном кипячении (8—10 ч) виноматериала или спирта-сырца в процессе перегонки по классической технологии (в медном аппарате) создаются благоприятные условия для прохождения сложных химических реакций, следствием которых является образование новых продуктов. В эти реакции вовлекаются как нелетучие соединения вина (углеводы, азотистые, фенольные соединения, кислоты и др.), так и летучие компоненты спирта-сырца. В результате этого в перегонном кубе происходит новообразование летучих соединений за счет реакций гидролиза, этерификации, окислительного расщепления и т. д.. Среди этих летучих компонентов могут быть как ценные, так и нежелательные для качества будущего коньяка.
Высокая температура вина в кубе, а также наличие кислорода, ионов меди, железа и других катализаторов создают благоприятные условия для интенсивного прохождения окислительно-восстановительных процессов, в которые вовлекаются многие соединения вина. Так, окисление спиртов и особенно окислительное дезаминирование аминокислот, приводит к образованию альдегидов — уксусного, изобутилового, изоамилового, бензилового, β-фенилэтилового и других. Возникающие при этом альдегиды содержат на один углеродный атом меньше, чем исходная аминокислота.
В современном коньячном производстве для обогащения коньячных спиртов «энантовыми» эфирами и улучшения их качества, в перегоняемое сырьё добавляют различное количество винных дрожжей. Согласно основным технологическим инструкциям по производству коньяков, в коньячных виноматериалах должно содержаться до 2 % дрожжей. В связи с тем, что такое количество дрожжей, не позволяет получить коньячный спирт с высоким содержанием «энантовых» эфиров, рядом исследователей было предложено вносить в перегоняемый виноматериал значительно большее их количество, а также добавлять дрожжи не только в перегоняемый виноматериал, но и в спирт-сырец.