Απόσταξη «Εμπλουτίζοντας το πνεύμα του οίνου» Στέφανος Κ. Ντούλας Χημικός MSc Med Υπεύθυνος ΕΚΦΕ Αγίων Αναργύρων
Διδακτικοί Στόχοι. Κατά τη διάρκεια του εν λόγω Project, οι μαθητές θα εθιστούν στο ομαδοσυνεργατικό πνεύμα και θα ενεργοποιήσουν τη δημιουργικότητά τους συμμετέχοντας, σχεδιάζοντας και περιγράφοντας τον τρόπο που εργάστηκαν. Παράλληλα θα νιώσουν τη χαρά της ανακάλυψης και της κατάκτησης της νέας γνώσης. Αναφορικά με τον γνωστικό τομέα με την περάτωση του Project και μέσα από τις διαδικασίες του οι μαθητές θα μπορούν : Να αναφέρουν τα μέρη μιας αποστακτικής συσκευής. Να περιγράφουν τη διαδικασία της απόσταξης. Να αναφέρουν τα στάδια παραγωγής τσίπουρου. Να απαριθμούν 4 τουλάχιστον περιοχές τις Ελλάδος που παράγουν τσίπουρο. Να αναφέρουν μερικές επιπτώσεις του αλκοόλ στον οργανισμό. Να συναρμολογούν μία αποστακτική συσκευή έχοντας στη διάθεσή τους, τα επί μέρους εξαρτήματα τα οποία τους έχουν προηγουμένως δοθεί. Ανίχνευση προϋπάρχουσας γνώσης. Η προϋπάρχουσα γνώση ανιχνεύεται με τη βοήθεια ερωτήσεων ή κάποιου ερωτηματολογίου το οποίο δίνουμε στους μαθητές. Τέτοιου είδους ερωτηματολόγιο μπορεί να έχει ως εξής: 1. Ποια βασική διαφορά γνωρίζετε ανάμεσα στην παραγωγή κρασιού και τσίπουρου; 2. Για ποιο λόγο γίνεται η απόσταξη; 3. Να αναφερθούν δύο εφαρμογές της απόσταξης. 4. Ποια είναι η πρώτη ύλη παραγωγής τσίπουρου; 5. Γράψτε δύο περιοχές της Ελλάδος που φημίζονται για την παραγωγή τσίπουρου ή τσικουδιάς. 6. Τι σημαίνει η ένδειξη 40 Vol που αναγράφεται σε φιάλη αλκοολούχου ποτού; - 1 -
Εισαγωγή Πως και γιατί γίνεται η απόσταξη; Όταν θερμαίνεται το κρασί (που είναι κατά κύριο λόγο διάλυμα νερού και αλκοόλης), τα πτητικά συστατικά που περιέχει αποκτούν μεγαλύτερη ενέργεια και είναι πιο εύκολο να εγκαταλείψουν το υγρό και να μετατραπούν σε ατμούς. Οι ατμοί αυτοί, λόγω του ότι η αλκοόλη είναι πιο πτητική εξατμίζεται πιο εύκολα από το νερό, είναι πιο πλούσιοι σε αλκοόλη από ότι σε νερό. Στη συνέχεια, όταν κρυώσουν και συμπυκνωθούν, δίνουν ένα υγρό που ονομάζεται απόσταγμα. Το απόσταγμα αυτό είναι πιο πλούσιο σε αλκοόλη σε σχέση με το κρασί που υπέστη την απόσταξη. Με την παραπάνω διαδικασία, μέσω της απόσταξης, παραλαμβάνεται ένα υγρό το οποίο έχει μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε αλκοόλη, από αυτή του υγρού που αποστάζεται. Δίνεται επίσης η δυνατότητα να διαχωριστεί ένα υγρό σε μέρη (κλάσματα), με διαφορετική χημική σύσταση. - 2 -
Περιγραφή και λειτουργία μιας αποστακτικής συσκευής. Το ζυμωμένο προς απόσταξη προϊόν, π.χ. το κρασί, μπαίνει σε ένα δοχείο, το βραστήρα ή καζάνι, όπου θερμαίνεται και εξατμίζεται. Οι ατμοί που σχηματίζονται, οδηγούνται λόγω διαφοράς πίεσης, μέσα από έναν κυλινδρικό σωλήνα (σύνδεσμο), στον ψυκτήρα, όπου ψύχονται υγροποιούνται και παραλαμβάνονται στο απόσταγμα. Ο ψυκτήρας είναι ένας σωλήνας βυθισμένος σε ένα δοχείο με νερό το οποίο συνεχώς ανανεώνεται, ώστε να διατηρείται πάντα σε σχετικά χαμηλή θερμοκρασία. Ο σωλήνας αυτός παλιότερα ήταν από χαλκό, σε μορφή σπείρας και ονομαζόταν σερπαντίνα. Σήμερα συνήθως αποτελείται από δύο κάθετους ευθείς σωλήνες από χάλυβα ή από γυαλί. Για την αποφυγή απωλειών, όλα τα επί μέρους τμήματα της αποστακτικής συσκευής είναι στεγανά συνδεδεμένα μεταξύ τους, ενώ η έξοδος του αποστάγματος είναι ελεύθερη για την αποφυγή δημιουργίας πιέσεων μέσα στην αποστακτική συσκευή. Το απόσταγμα που παραλαμβάνεται στην αρχή της απόσταξης λέγεται κεφαλή, το ενδιάμεσο μέρος (κλάσμα) αποτελεί την καρδιά, και τέλος παραλαμβάνεται η ουρά. Εάν δεν γίνει διαχωρισμός και το απόσταγμα παραληφθεί όλο μαζί, τότε λαμβάνεται η λεγόμενη σούμα. Το υπόλειμμα που μένει στο βραστήρα καζάνι, είναι άχρηστο όταν δεν περιέχει πλέον αλκοόλη. Είδη αποστακτικών συσκευών. Στη βιομηχανία οι αποστάξεις γίνονται σε αποστακτικά μηχανήματα που κατασκευάζονται αποκλειστικά από καθαρό χαλκό, με εξαίρεση τον ψυκτήρα που πρέπει να είναι κατασκευασμένος από ανοξείδωτο χάλυβα. Το πλεονέκτημα του χαλκού είναι ότι είναι καλός αγωγός της θερμότητας και εύκολος στην κατεργασία. Επιπρόσθετα έχει πολύ σημαντική ιδιότητα να σχηματίζει διάφορες δυσδιάλυτες ενώσεις με ανεπιθύμητα θειούχα συστατικά που περιέχουν τα προς απόσταξη ζυμωμένα υγρά, με αποτέλεσμα να τα απομακρύνει. Στην αγορά υπάρχουν μικρές χάλκινες αποστακτικές συσκευές με χωρητικότητα που ξεκινάει από το ένα λίτρο. Στην περίπτωση αυτή απαιτείται προσοχή, διότι αυτές είναι συνήθως καλυμμένες εσωτερικά από κασσίτερο γανωμένες γεγονός που εμπλουτίζει το απόσταγμα με κασσίτερο που είναι επιβλαβής για την υγεία. Οι γυάλινες αποστακτικές συσκευές χρησιμοποιούνται κυρίως στα εργαστήρια, και μπορούν να χρησιμοποιηθούν και για λόγους υγιεινής των προϊόντων. Μια γυάλινη αποστακτική συσκευή αποτελείται κυρίως: - 3 -
A. Από τον βραστήρα, μια πυρίμαχη γυάλινη σφαιρική φιάλη μέσα στην οποία μπαίνει τον προς απόσταξη υγρό, B. Από τον ψυκτήρα, που αποτελείται από ένα γυάλινο σωλήνα σε ευθεία ή σπειροειδή μορφή, που περιβάλλεται από έναν εξωτερικό γυάλινο σωλήνα. Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται η διάταξη μιας γυάλινης αποστακτικής συσκευής. Όπως φαίνεται ο εσωτερικός σωλήνας του ψυκτήρα είναι ανοικτός στο πάνω και στο κάτω μέρος του. Στο επάνω μέρος δέχεται τους ατμούς και από το κάτω μέρος βγαίνει το απόσταγμα, που καταλήγει στον υποδοχέα. Τα ανοίγματα στο πλαϊνό μέρος του ψυκτήρα, έχουν προεξοχές στις οποίες μπορούν να συνδεθούν πλαστικοί σωλήνες. Ο ένας σωλήνας αφού συνδεθεί με μια βρύση, μεταφέρει το κρύο νερό στο χώρο ανάμεσα στον εσωτερικό και τον εξωτερικό γυάλινο σωλήνα, με αποτέλεσμα να ψύχονται και να υγροποιούνται οι θερμοί ατμοί που εισέρχονται στον εσωτερικό σωλήνα. Το νερό που εισέρχεται στον ψυκτήρα, εξέρχεται από το άλλο άνοιγμα και απορρίπτεται. Πείραμα 1. Απόσταξη με γυάλινη αποστακτική συσκευή. - 4 -
Η ποσότητα του προς απόσταξη υγρού που τοποθετείται στη σφαιρική φιάλη, είναι το ½ με ⅔ της συνολικής χωρητικότητας της φιάλης. Έστω ότι η χωρητικότητα της σφαιρικής φιάλης (βραστήρας) είναι 2 λίτρα. Εργαζόμαστε ως εξής: Τοποθετούμε ένα λίτρο υγρό προς απόσταξη (π.χ. κρασί) στο βραστήρα Τοποθετούμε το θερμόμετρο και ελέγχουμε τις υπόλοιπες συνδέσεις όπως φαίνεται στο παραπάνω σχήμα. Ανοίγουμε τη βρύση παροχής νερού σε μικρή παροχή. Όταν αρχίσει η απόσταξη θα πρέπει να δοκιμάσουμε τη μικρότερη δυνατή παροχή θερμότητας, με σκοπό να επιτύχουμε την υγροποίηση όλων των ατμών που εισέρχονται στον ψυκτήρα. Εάν η ψύξη δεν είναι αρκετή ένα μέρος των ατμών, που περιέχουν αλκοόλη, διαφεύγουν στην ατμόσφαιρα δημιουργώντας απώλειες. Εάν πάλι η θέρμανση είναι πολύ έντονη, τότε υπάρχει κίνδυνος να περάσει απ ευθείας υγρό στο απόσταγμα. Στην κατάληξη του ψυκτήρα τοποθετούμε μια κωνική φιάλη ή ένα γυάλινο ποτήρι, προκειμένου να συλλέξουμε το απόσταγμα Ανάβουμε το λύχνο και ρυθμίζουμε ώστε να έχει μπλε χρώματος φλόγα. Ο βρασμός αρχίζει μετά από λίγη ώρα. Ατμοί νερού και αλκοόλης ανεβαίνουν στα τοιχώματα της σφαιρικής φιάλης, περνούν στον ψυκτήρα, ψύχονται από το νερό της βρύσης και υγροποιούνται, και παραλαμβάνουμε το απόσταγμα. Μια τέτοια απόσταξη διαρκεί λιγότερο από μισή ώρα. Το τέλος μιας απόσταξης. Σε κάθε περίπτωση πρέπει να ελέγχεται πότε πραγματικά μια απόσταξη έχει τελειώσει. Αυτό μπορεί να γίνει με δύο τρόπους: A. Με υπολογισμό της αλκοόλης που περιείχε το προς απόσταξη υγρό και σύγκριση με την ποσότητα της αλκοόλης που συνολικά παρελήφθη με την απόσταξη. B. Με μέτρηση της περιεκτικότητας της αλκοόλης του υπολείμματος. Αυτό γίνεται αποστάζοντας εκ νέου το υπόλειμμα της απόσταξης. Η απόσταξη θεωρείται πλήρης όταν η περιεκτικότητα του υπολείμματος σε αλκοόλη είναι μικρότερη από 2%, οπότε η συνέχισή της είναι ασύμφορη. Η αλκοόλη αυτή του υπολείμματος μαζί με τις άλλες απώλειες της παραγωγικής διαδικασίας ονομάζονται φύρες και σε μια απόσταξη είναι περίπου 2-3%. Πείραμα 2. Μετατροπή μιας χύτρας ταχύτητας σε αποστακτική συσκευή. - 5 -
Μια χύτρα ταχύτητας, που χρησιμοποιείται στη μαγειρική, μπορεί πολύ απλά να μετατραπεί σε αποστακτική συσκευή, ως εξής: Αφαιρούμε τη βαλβίδα από το καπάκι Προσαρμόζουμε στην υποδοχή της βαλβίδας ένα σωλήνα από Teflon περίπου 10cm. Διαμορφώνουμε ένα χάλκινο σωλήνα (κουλούρα) μήκους περίπου 3m σε μορφή σπείρας (σερπαντίνα), προσέχοντας η κλίση του σωλήνα να έχει καθοδική μόνον πορεία. Συνδέουμε την άκρη του σωλήνα από Teflon με την άκρη του χάλκινου σωλήνα. Στο σημείο αυτό για καλύτερη σύνδεση μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε σφικτήρες. Βυθίζουμε την σερπαντίνα σε έναν πλαστικό κουβά, και την περνάμε από μία τρύπα που ανοίγουμε με προσοχή στο κάτω πλευρικό μέρος του κουβά. Γεμίζουμε τον κουβά με κρύο νερό δημιουργώντας έτσι έναν αυτοσχέδιο ψυκτήρα. Το νερό αυτό κατά τη διάρκεια της απόσταξης θα ανανεώνεται από άλλο πιο κρύο, ενώ μπορεί να προστεθεί και λίγος πάγος. Όλα αυτά φαίνονται στην παρακάτω εικόνα: - 6 -
Παρατήρηση: Η συσκευή αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν μια φθηνή λύση για την απόσταξη προς παραλαβή τσίπουρου, που θα αναπτυχθεί από τη δεύτερη ομάδα. Το τσίπουρο Το τσίπουρο είναι το απόσταγμα που λαμβάνεται από την απόσταξη των ζυμωμένων στέμφυλων των σταφυλιών (τα λεγόμενα τσίπουρα). Χρειάζεται προσοχή διότι, το μεγαλύτερο μέρος του τσίπουρου που κυκλοφορεί χύμα είναι διάλυμα αλκοόλης που περιέχει μικρή ποσότητα τσίπουρου, απόσταγμα κρασιού, απόσταγμα σταφυλιών ή ακόμα και διάλυμα αλκοόλης που αρωματίζεται με αιθέρια έλαια, ώστε να θυμίζει τσίπουρο. Το τσίπουρο στην Κρήτη το αποκαλούν τσικουδιά, ενώ σε άλλες περιοχές της Ελλάδος αποκαλείται ρακί. Σε κάθε περίπτωση όμως όλες αυτές οι ονομασίες αναφέρονται στο απόσταγμα των ζυμωμένων στέμφυλων, αυτό που οι περισσότεροι Έλληνες αποκαλούν τσίπουρο. - 7 -
Τι είναι τα τσίπουρα (ζυμωμένα ή αζύμωτα στέμφυλα). Για να φτιαχτεί τσίπουρο απαιτούνται τσίπουρα, δηλαδή τα στερεά που απομένουν από τη ρόγα όταν αφαιρεθεί ο χυμός της. Για να δώσουν όμως τα στερεά αυτά απόσταγμα, θα πρέπει να περιέχουν σάκχαρα, γεγονός που σημαίνει ότι πρέπει να έχουν ακόμα ποσότητα γλεύκους (μούστου), άρα δεν πρέπει να έχουν πιεστεί πλήρως, όπως π.χ. από ένα μηχανικό πιεστήριο. Αναλυτικότερα, πρώτη ύλη για την παρασκευή τσίπουρου είναι τα στέμφυλα, τα οποία προκύπτουν μετά το πάτημα των σταφυλιών για την παραλαβή κρασιού. Είναι δηλαδή η μάζα που απομένει μετά το πάτημα των σταφυλιών. Αποτελείται από κοτσάνια, κουκούτσια φλοιούς και περικλείει κάποιο ποσοστό αζύμωτου γλεύκους, ή ακόμα και κρασί. Τα στέμφυλα μπορεί να είναι αζύμωτα, ζυμωμένα και ημιζυμωμένα. (Ζύμωση είναι η αντίδραση μετατροπής των σακχάρων του μούστου σε αλκοόλη). Καθαριότητα του χώρου. Η παραγωγή τσίπουρου όπως και κάθε άλλου αλκοολούχου ποτού, απαιτεί απόλυτη καθαριότητα ώστε να αποφεύγονται ανεπιθύμητες καταστάσεις όπως διακοπή της ζύμωσης, ή άλλες ζυμώσεις πλην της αλκοολικής. Απαιτείται σχολαστική φροντίδα ώστε οτιδήποτε έρχεται σε επαφή με τις πρώτες ύλες να είναι απόλυτα καθαρό, όπως επίσης και ο περιβάλλον χώρος. Η καθαριότητα είναι επίσης αναγκαία για όλα τα σκεύη που θα έρθουν σε επαφή με τις προς - 8 -
απόσταξη πρώτες ύλες αλλά και με το απόσταγμα, ώστε αυτό να μην αποκτήσει δυσάρεστες οσμές. Προετοιμασία για την απόσταξη. Τα στέμφυλα μπορεί να έχουν ζυμωθεί κατά την παραμονή τους, μετά το πάτημα των σταφυλιών. Αν τα στέμφυλα δεν έχουν ζυμωθεί, τα αφήνουμε να ζυμωθούν. Η ζύμωση των στέμφυλων είναι πιο αργή από αυτήν του μούστου, και μπορεί να διαρκέσει μέχρι και 30 ημέρες, διότι η μετακίνηση των ζυμών δεν είναι εφικτή όπως στην περίπτωση του μούστου. (Προφανώς η ζύμωση είναι απαραίτητη για τη δημιουργία αλκοόλης την οποία θα αποστάξουμε). Τα στέμφυλα τοποθετούνται σε δοχείο από ανοξείδωτο χάλυβα ή πολλές φορές και σε ένα ξύλινο βαρέλι αν η παραμονή είναι αρκετά μικρή. Τα ζυμωμένα υγρά διατηρούνται σε επαφή με τα στέμφυλα ώστε να παραλάβουν αρωματικές ενώσεις, που δίνουν το χαρακτηριστικό άρωμα στο τσίπουρο. Εικόνα: Δοχείο με στέμφυλα Η παραμονή όμως των στέμφυλων πριν την απόσταξη έχει και δύο μεγάλα μειονεκτήματα, που εγκυμονούν κινδύνους. Κατά πρώτον η παραμονή αυξάνει την περιεκτικότητα σε μεθανόλη η οποία είναι ανεπιθύμητη και επικίνδυνη για λόγους που θα αναφερθούν παρακάτω, και κατά δεύτερον αυξάνεται η πιθανότητα με την παραμονή να ξινίσουν, με αποτέλεσμα η αιθυλική αλκοόλη να μετατρέπεται σε οξικό οξύ δίνοντας οξικό αιθυλεστέρα ο οποίος καλύπτει όλες τις οσμές του αποστάγματος. Πρώτη απόσταξη. Η ποσότητα που αποστάζεται κάθε φορά εξαρτάται από το μέγεθος του βραστήρα. Για βραστήρα χωρητικότητας 2 λίτρων, λαμβάνεται ένα λίτρο στερεών και υγρών από το δοχείο με τα - 9 -
στέμφυλα και προστίθενται και 300ml νερού (το ⅓ του όγκου των στέμφυλων). Η προσθήκη αυτή του νερού γίνεται για να αποφευχθεί η υπερθέρμανση των στερεών εξαιτίας της θέρμανσης με γυμνή φλόγα κατά την πρώτη απόσταξη. Εικόνα: Καζάνι εν δράσει Από την πρώτη απόσταξη λαμβάνεται ένα απόσταγμα (σούμα) που αποτελεί το 15-20% του αρχικού όγκου και περιεκτικότητας 20-25vol. Στο σημείο αυτό συνήθως ακολουθεί δεύτερη απόσταξη για την παραλαβή αποστάγματος μεγαλύτερης περιεκτικότητας σε αλκοόλη. Δεύτερη απόσταξη. Κατά τη δεύτερη απόσταξη, αποστάζεται η σούμα που παρελήφθη κατά την πρώτη απόσταξη (περίπου 1 λίτρο). Από το δεύτερο αυτό απόσταγμα, τα πρώτα 10 ml είναι η κεφαλή (85 βαθμών περίπου), κατόπιν παραλαμβάνονται χωριστά τα επόμενα 200ml που αποτελούν την καρδιά (70 βαθμών), και τέλος παραλαμβάνονται 200ml περίπου ουρά (25 βαθμών). Για την παραλαβή κεφαλής, καρδιάς και ουράς μπορεί να χρησιμοποιηθεί βαθμονομημένη κωνική φιάλη, ώστε να μπορεί να υπολογιστεί ο όγκος του κάθε κλάσματος. Τα παραπάνω ποσοστά των κλασμάτων είναι ενδεικτικά και μπορούν να μεταβληθούν ανάλογα με τα επιθυμητά οργανοληπτικά χαρακτηριστικά του αποστάγματος. Έτσι, όσο πιο μικρό είναι το ποσοστό της καρδιάς, τόσο πιο ελαφρύ άρωμα θα έχει το απόσταγμα, ενώ όσο περισσότερο ποσοστό παραλαμβάνεται σαν καρδιά, τόσο πιο βαρύ άρωμα θα έχει. - 10 -
Εικόνα: Παραλαβή αποστάγματος Η καρδιά της δεύτερης απόσταξης, αφού αραιωθεί με νερό χωρίς χλώριο στους 40vol, είναι το τσίπουρο. Προφανώς, για μεγαλύτερη ποσότητα αποστάγματος, πρέπει να χρησιμοποιηθεί μεγαλύτερη ποσότητα πρώτης ύλης. Η κεφαλή και η ουρά του αποστάγματος, αν έχουν δυσάρεστα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά, απορρίπτονται. Αυτός εξάλλου είναι ο λόγος για τον οποίο παραλαμβάνονται χωριστά. Εάν όμως δεν έχουν ελαττώματα μπορούν να συγκεντρωθούν και αν η ποσότητά τους είναι αρκετή, αποστάζονται εκ νέου, κρατώντας πλέον τη νέα καρδιά που θα προκύψει ή μπορούν να προστεθούν ως συμπληρωματικά υγρά, αντί του νερού στην επόμενη πρώτη απόσταξη. Στη δεύτερη απόσταξη, αν είναι επιθυμητό το απόσταγμα να έχει γεύση γλυκάνισου, προστίθενται (για τις παραπάνω δοσολογίες) 15 γραμμάρια γλυκάνισου. Προβλήματα και αντιμετώπισή τους. Α) Οσμές καμένου και τρόποι αποφυγής τους. Ένα από τα σοβαρότερα προβλήματα στην παραγωγή τσίπουρου, είναι οι οσμές καμένου που οφείλονται στην απ ευθείας θέρμανση του πυθμένα του βραστήρα, γεγονός που προκαλεί υπερθέρμανση των στερεών που βρίσκονται μέσα στο βραστήρα και ακουμπούν στον πυθμένα. Αυτή η υπερθέρμανση προκαλεί πυρόλυση και δημιουργεί οσμηρά συστατικά που μεταδίδουν στο απόσταγμα τη μυρωδιά του καμένου. Για την αποφυγή τέτοιων καταστάσεων χρησιμοποιούνται κυλινδρικοί και όχι σφαιρικοί βραστήρες, ώστε να μπορούν να δεχθούν ένα κυλινδρικό εσωτερικό πλέγμα, το οποίο παρεμποδίζει την επαφή των στερεών με τον πυθμένα. Εναλλακτικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν βραστήρες με διπλά τοιχώματα, όπου μεταξύ των τοιχωμάτων κυκλοφορεί ατμός ο οποίος θερμαίνει τα εσωτερικά τοιχώματα, προκαλώντας το βρασμό του προς απόσταξη υγρού. - 11 -
Β) Η Μεθανόλη. Η μεθανόλη δεν είναι προϊόν της αλκοολικής ζύμωσης. Είναι μια αλκοόλη που προέρχεται από την υδρόλυση των πηκτινών, οι οποίες βρίσκονται στα στερεά μέρη του σταφυλιού, όπως και σε όλα τα φρούτα. Καθώς υδρολύονται σταδιακά από τα ένζυμα εμπλουτίζουν το κρασί σε μεθανόλη. Άρα ο χρόνος που μεσολαβεί μέχρι την απόσταξη των στέμφυλων, δεν πρέπει να είναι μεγάλος. Η κατανάλωση μεγάλων ποσοτήτων μεθανόλης, είναι επιζήμια για τον οργανισμό. Για την αποφυγή αρνητικών συνεπειών πρέπει να καταναλώνονται μικρές σχετικά ποσότητες αλκοολούχων ποτών και ιδιαίτερα τσίπουρου, που όπως και τα αποστάγματα φρούτων, έχει μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε μεθανόλη από τα άλλα αποστάγματα. Η άποψη που υποστηρίζουν πολλοί, ότι δηλαδή η μεθανόλη μειώνεται στο απόσταγμα αν απομακρυνθεί η κεφαλή δεν είναι σωστή. Κι αυτό γιατί η μεθανόλη με Σ.Ζ. 67,4 ο C σε υγρά με χαμηλή περιεκτικότητα σε αλκοόλη είναι το ίδιο πτητική με την αιθανόλη, με Σ.Ζ. 78,4 ο C, και γι αυτό βρίσκονται στην ίδια περίπου αναλογία καθ όλη τη διάρκεια της απόσταξης. Στη βιομηχανία η μεθανόλη μπορεί να απομακρυνθεί με τη χρησιμοποίηση ειδικών αποστακτικών συσκευών. Πρόκειται για στήλες με πολλούς δίσκους που επιτρέπουν τις διαδοχικές αποστάξεις στην ίδια συσκευή, επιτυγχάνοντας το διαχωρισμό και την απομάκρυνση ενός σημαντικού μέρους μεθανόλης. Η μεθανόλη κατανέμεται στον οργανισμό ανάλογα με την περιεκτικότητα του κάθε ιστού σε νερό. Γι αυτό μεγάλες συγκεντρώσεις παρατηρούνται στο υαλώδες σώμα του οφθαλμού και στο οπτικό νεύρο, προκαλώντας βλάβες. Ιστορικά στοιχεία Το τσίπουρο στην Ελλάδα. Η απόσταξη στην Ελλάδα έχει βαθιές ρίζες και δεν έχει δυτική προέλευση, αλλά απ ευθείας από την Αίγυπτο. Στην Ελλάδα η πώληση των αποσταγμάτων στέμφυλων για απ ευθείας κατανάλωση ήταν απαγορευμένη μέχρι το 1988. Μόνο οι αμπελουργοί σε ορισμένες περιοχές είχαν το δικαίωμα να αποστάζουν, και να εμπορεύονται σε τοπικό επίπεδο τα στέμφυλα. - 12 -
Επιτρέπονταν η πώληση του αποστάγματος από στέμφυλα σε εταιρείες παραγωγής οινοπνεύματος, με σκοπό την παραγωγή οινοπνεύματος. Το απόσταγμα στέμφυλων στην Ελλάδα ονομάζεται τσίπουρο, ενώ ιδιαίτερα στην Κρήτη ονομάζεται τσικουδιά. Τα ίδια τα στέμφυλα λέγονται επίσης τσίπουρα, τσίκουδα ή και στράφυλα. Το τσίπουρο είναι συνδεδεμένο με την Ελληνική φιλοξενία, και αναντικατάστατο συνοδευτικό μεζέδων με έντονη γεύση. Παράδοση στο τσίπουρο ή στην τσικουδιά έχει η Κρήτη, η Θεσσαλία, η Μακεδονία και η Ήπειρος. Νομοθεσία. Μέχρι το 1988 το τσίπουρο παραγόταν αποκλειστικά από «διήμερους οινοπνευματοποιούς Α κατηγορίας», σύμφωνα με τις διατάξεις του άρθρου 8 του Κώδικα των νόμων περί Φορολογίας του Οινοπνεύματος. Οι διήμεροι οινοπνευματοποιοί είναι αμπελοκτήμονες παραγωγοί που ο νομοθέτης τους επέτρεπε να το παράγουν και να το εμπορεύονται τοπικά, με σκοπό την αύξηση του εισοδήματός τους. Σήμερα, από το 1988 και με την ψήφιση νόμου για την παραγωγή αποστάγματος στέμφυλων, επιτρέπεται η παραγωγή και η διάθεση αποστάγματος στέμφυλων σε όλη την Ελλάδα, κάτω από τις προϋποθέσεις που προβλέπει ο νόμος, ενώ ταυτόχρονα φορολογείται και απαγορεύεται η διάθεσή του χύμα. Η παραγωγή αλκοολούχων ποτών με απόσταξη ελέγχεται τόσο από το Γενικό Χημείο του Κράτους, όσο και από το τελωνείο, με σκοπό την επιβολή των αναλογούντων φόρων. Γι αυτό όσοι θέλουν να παράγουν αλκοολούχα ποτά με απόσταξη, έστω και σε μικρές ποσότητες, οφείλουν να ενημερώσουν τις αρμόδιες υπηρεσίες. Η παραγωγή αλκοολούχων ποτών για εμπορεία, οφείλει να γίνεται σύμφωνα με αυτά που ορίζει η νομοθεσία. Η νομοθεσία είναι αυστηρή, προκειμένου να προφυλάξει την υγεία των καταναλωτών, την ταυτότητα των προϊόντων, αλλά και να εξασφαλίσει τα έσοδα που προκύπτουν από τη φορολόγηση της καθαρής αλκοόλης. Η καθαρή αλκοόλη και η μέτρησή της στο απόσταγμα Αλκοολόμετρα. Η αλκοόλη του κρασιού και των υπόλοιπων αλκοολούχων ποτών είναι η αιθανόλη (CH3CH2OH). H αιθανόλη λέγεται και οινόπνευμα πνεύμα του οίνου επειδή σ αυτήν και μόνο οφείλονται οι ευεργετικές και όχι μόνο ιδιότητες του κρασιού (του οίνου). - 13 -
Οι άνθρωποι ανακάλυψαν από παλιά ότι ο χυμός των σταφυλιών, ο μούστος, αν αφεθεί για μερικές εβδομάδες σε δροσερό μέρος, βράζει και μετατρέπεται σε ένα ποτό με ελάχιστα γλυκιά γεύση, αλλά πολύ ευχάριστο άρωμα, το κρασί. Αυτή η βιοχημική μετατροπή ονομάζεται αλκοολική ζύμωση και οφείλεται στη δράση μικροοργανισμών, των ζυμομυκήτων, που βρίσκονται στη φλούδα των σταφυλιών. Στο πατητήρι οι ζυμομύκητες μεταφέρονται στο μούστο όπου πολλαπλασιάζονται και καταναλώνουν ως τροφή τα σάκχαρα (C6H12O6) των σταφυλιών. Το τελικό αποτέλεσμα της αλκοολικής ζύμωσης είναι η μετατροπή των σακχάρων σε αιθανόλη με ταυτόχρονη παραγωγή και έκλυση (απελευθέρωση) διοξειδίου του άνθρακα ( CO2), όπως φαίνεται στην παρακάτω αντίδραση: C6H12O6 ζυμάση 2CH3CH2OH + 2CO2 Ζύμωση ονομάζεται γενικά η χημική μετατροπή ορισμένων οργανικών ενώσεων σε άλλες, με τη δράση των ενζύμων. Τα ένζυμα ή βιοκαταλύτες είναι οργανικές ενώσεις (πρωτεΐνες) που εκκρίνονται από μικροοργανισμούς -τους μύκητες που προαναφέρθηκαν. Η δράση των ενζύμων είναι απόλυτα εξειδικευμένη, δηλαδή κάθε ένζυμο καταλύει μία και μόνο αντίδραση. Στην αλκοολική ζύμωση το ένζυμο που καταλύει την αντίδραση είναι η ζυμάση και εκκρίνεται από τους ζυμομύκητες. Το κρασί περιέχει συνήθως 12%v/v αιθανόλη. Αυτή η περιεκτικότητα λέγεται αλκοολικός βαθμός. Συμβολίζεται πολλές φορές 12 vol ή και 12 ο και αναφέρεται στα ml της αιθανόλης που περιέχονται σε 100ml κρασιού (ή αλκοολούχου ποτού γενικότερα). Στην προκειμένη περίπτωση σημαίνει πως σε 100ml κρασιού περιέχονται 12ml καθαρής αιθανόλης - καθαρού οινοπνεύματος. Το τσίπουρο από την άλλη, ανάλογα με το βαθμό απόσταξης (αν δηλαδή έχει γίνει και δεύτερη απόσταξη ή όχι), έχει περιεκτικότητα που κυμαίνεται ανάμεσα στους 20 και τους 40 αλκοολικούς βαθμούς. Η μέτρηση του αλκοολικού βαθμού, γίνεται με ειδικά αραιόμετρα τα αλκοολόμετρα, που όταν βυθιστούν σε ένα καθαρό υδροαλκοολικό διάλυμα δείχνουν την περιεκτικότητα σε αλκοόλη. Επειδή ένα απόσταγμα θεωρείται ως καθαρό υδροαλκοολικό διάλυμα, η μέτρηση γίνεται με απ ευθείας βύθιση του αλκοολομέτρου στο απόσταγμα. Πολλές φορές αυτή η μέτρηση χρειάζεται διόρθωση ως προς τη θερμοκρασία και την περιεκτικότητα αζύμωτου σακχάρου, οπότε αν κανείς επιζητά ακρίβεια στα αποτελέσματά του, πρέπει προφανώς να προβεί στις εν λόγω διορθώσεις. Ο ρόλος του άμβυκα στην απόσταξη. Η παραγωγή και η ποιότητα των αλκοολούχων ποτών στη σημερινή εποχή, εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό, από τον τύπο και την ποιότητα του χρησιμοποιούμενου άμβυκα. Ο τύπος του - 14 -
άμβυκα στον οποίο θα αποσταχθούν τα στέμφυλα, εξαρτάται από την περιοχή. Για την παραγωγή αποσταγμάτων στέμφυλων, χρησιμοποιούνται άμβυκες διαφορετικών σχημάτων και μεγεθών. Η θέρμανση μπορεί να γίνει με γυμνή φλόγα ή ατμό. Ο τύπος του χρησιμοποιούμενου άμβυκα έχει μεγάλη σημασία. Όσο μικρότερος ο όγκος, τόσο μικρότερη η επαναρροή, και πιο γευστικό το εξερχόμενο προϊόν. Άμβυκας ασυνεχούς τύπου, επιτρέπει απομάκρυνση κεφαλών και ουρών. Άλλος τύπος άμβυκα δίνει απόσταγμα με μία μόνο απόσταξη. Μια τρίτη κατηγορία διαθέτει επιπλέον αποστακτική στήλη, για την απομάκρυνση ορισμένων ανεπιθύμητων συστατικών. - 15 -
Ακολουθούν χαρακτηριστικές εικόνες που μαρτυρούν την εξέλιξη στην «τεχνολογία» του άμβυκα. - 16 -
Η αιθανόλη στον ανθρώπινο οργανισμό. Η κατανάλωση αιθανόλης σε μικρές ποσότητες δημιουργεί ευχάριστη διάθεση. Αντίθετα, η κατανάλωσή της σε μεγάλες ποσότητες μειώνει κατά πολύ την απόδοση και τη διαύγεια της σκέψης. Έτσι μειώνεται δραματικά η ικανότητα συγκέντρωσης και αντίδρασης, ειδικά κατά την οδήγηση, οπότε ο κίνδυνος σοβαρών ατυχημάτων είναι μεγάλος. Η κατανάλωση πολύ μεγάλων ποσοτήτων αιθανόλης (200g) οδηγεί και στο θάνατο (αλκοολική δηλητηρίαση). Η συστηματική λήψη σημαντικών ποσοτήτων αιθανόλης προκαλεί εξάρτηση, και επιφέρει σοβαρές σωματικές και ψυχικές βλάβες, που συνιστούν το λεγόμενο αλκοολισμό. Για περιορισμό της κατανάλωσης, η αιθανόλη που χρησιμοποιείται στην παρασκευή αλκοολούχων ποτών έχει υψηλό φόρο κατανάλωσης. Αυτό δε γίνεται για την αιθανόλη που προορίζεται για οικιακή ή βιομηχανική χρήση. Η τελευταία είναι το γνωστό μπλε οινόπνευμα, το οποίο περιέχει και άλλες πρόσθετες ουσίες που καθιστούν την αιθανόλη ακατάλληλη για πόση. Το ποσοστό της αιθανόλης οινοπνεύματος- στον ανθρώπινο οργανισμό χαρακτηρίζεται ως ποσοστό αλκοολαιμίας και αναφέρεται σε 1L (1000ml) οργανικού υγρού. Π.χ. ποσοστό αλκοολαιμίας 0,5 ο /οο σημαίνει ότι υπάρχουν 0,5gr οινοπνεύματος ανά 1L (1000ml) οργανικού υγρού. - 17 -
Πείραμα. Μέτρηση αλκοολικού βαθμού. Σ αυτό το πείραμα επίδειξης οι μαθητές θα μετρήσουν τον αλκοολικό βαθμό ενός τσίπουρου, γνωστής περιεκτικότητας. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούν έναν ογκομετρικό κύλινδρο και ένα αλκοολόμετρο. Η μέτρηση μπορεί να διαφέρει λίγο από τον αναγραφόμενο αλκοολικό βαθμό, σε ποσοστό που εξαρτάται από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος, γεγονός που πρέπει να γίνει αντιληπτό από τους μαθητές και να συζητηθεί, με βάση αυτά που προαναφέρθηκαν στην παρουσίαση. Παρουσίαση Φωτογραφικού Υλικού και Video από εκδήλωση παραγωγής τσίπουρου. Στο σημείο αυτό η ομάδα παρουσιάζει βιντεοσκοπημένο ή φωτογραφικό υλικό από μία από τις εκδηλώσεις πολιτιστικού σωματείου, ενώ παράλληλα οι μαθητές, είναι σε θέση να περιγράψουν πιο αναλυτικά τη διαδικασία, αφού τη «βίωσαν» και παράλληλα είχαν την ευκαιρία να νιώσουν το βαθμό συναρμογής της διαδικασίας αυτής με την κουλτούρα του ελληνικού λαού. Αξίζει να σημειωθεί, πως στο τέλος της παρουσίασης θα μπορούσε το σύνολο της τάξης να παρευρεθεί σε μια τέτοια εκδήλωση για να δει από κοντά και στην πράξη αυτά που στο διάστημα αυτό μελετήθηκαν. Θα μπορούσε επίσης να πραγματοποιηθεί επίσκεψη στο αποστακτήριο κάποιας ποτοποιίας, για να δουν οι μαθητές το επίπεδο των οργανωμένων βιομηχανικών αποστάξεων αλλά και για να τις συγκρίνουν με τις πιο απλές και λιτές παραδοσιακές μεθόδους. Το πρόβλημα στην περίπτωση αυτή είναι ότι πρέπει να υπάρξει ένα μεγάλος αριθμός συνεννοήσεων πριν την επίσκεψη, πιθανόν γραπτή επικοινωνία, συνεννόηση με συναδέλφους συνοδούς, γεγονός που μειονεκτεί σε σχέση με την επίσκεψη στο χώρο μίας εκδήλωσης που μπορεί να γίνει εκτός ωρών σχολείου, χωρίς προβλήματα συνεννόησης με το φορεά. Εικόνα: Εκδήλωση παρασκευής τσίπουρου. - 18 -
Ερωτηματολόγιο ανατροφοδότησης της κατανόησης των μαθητών. 1. Στις ερωτήσεις που ακολουθούν, επιλέξτε τη σωστή απάντηση. Το τσίπουρο είναι: a) Απόσταγμα κρασιού b) Απόσταγμα στέμφυλων c) Προϊόν αλκοολικής ζύμωσης του χυμού των σταφυλιών. d) Απόσταγμα φρούτων. Η δεύτερη απόσταξη κατά την παραγωγή του τσίπουρου γίνεται για: a) Να απομακρυνθούν οι οσμές καμένου. b) Να αυξηθεί η περιεκτικότητα σε αλκοόλη. c) Να αυξηθεί η ποσότητα του παραγόμενου αποστάγματος. d) Όλα τα παραπάνω. 2. Να συμπληρωθούν τα κενά στο παρακάτω κείμενο. Ο ρόλος του.. στην αποστακτική συσκευή, είναι να ψύχει και να.. τους. του υγρού που βγαίνουν από το βραστήρα. Η απόσταξη δηλαδή είναι μια διαδικασία που μας επιτρέπει να υγρά με βάση τη διαφορά του. τους. 3. Έχοντας στη διάθεσή σας τα εξαρτήματα μιας γυάλινης αποστακτικής συσκευής, καθώς και την εικόνα της συναρμολογημένης συσκευής, συναρμολογήστε σωστά εντός 10 λεπτών την αποστακτική συσκευή, εργαζόμενοι ανά τέσσερις, προσέχοντας να μην σπάσετε κανένα σκεύος. 4. Αναφέρατε τέσσερις περιοχές της Ελλάδας που φημίζονται για την παραγωγή τσίπουρου. 5. Αναφέρατε τρεις επιπτώσεις της αλκοόλης στον ανθρώπινο οργανισμό ή στις αντιδράσεις του ατόμου που καταναλώνει αλκοόλ. - 19 -
Βιβλιογραφία 1. Karl Frey. Η μέθοδος Project, Εκδοτικός Οίκος Αδελφών Κυριακίδη. 2. Ελένη Τερατόρη-Τσαλκατίδου. Η μέθοδος Project στη θεωρία και στην πράξη, Εκδοτικός Οίκος Αδελφών Κυριακίδη. 3. Αργύρη Ν. Τσακίρη. Ποτογραφία, Εκδόσεις Ψύχαλου. 4. Αργύρη Ν. Τσακίρη. Κάνω το δικό μου Τσίπουρο, Εκδόσεις Ψύχαλου 5. Αργύρη Ν. Τσακίρη. Κάνω το δικό μου κρασί, Εκδόσεις Ψύχαλου 6. Αργύρη Ν. Τσακίρη. Οινολογία, Εκδόσεις Ψύχαλου 7. Ebbing Gammon. Γενική Χημεία, Εκδόσεις Τραυλός 8. Μανουσάκης-Κεφαλλωνίτης-Χρηστίδης. Χημεία Β Λυκείου Γενικής Παιδείας, ΟΕΔΒ (ανάδοχος έργου Εκδόσεις Πατάκη) 9. Ν. Ηλιάδης Γ. Βουτσινός. Τεχνολογία για τους μαθητές Β Γυμνασίου, ΟΕΔΒ 10. www.google.com - 20 -