Investigation of the effect of ultrasound operating parameters on the effectiveness of alcohol maturation processes | Исследование влияния режимных параметров ультразвука на эффективность процессов созревания спиртов

English. Ultrasound treatment is considered as a promising way to speed up the alcohol maturation process. The kinetics of extraction and redox processes of alcohol maturation under various modes of exposure to ultrasound were examined. For the experiments, an ultrasonic extractor has been specially developed. It is a cylindrical container with a jacket for thermostating; an ultrasonic vibration emitter surrounded by a basket for loading oak chips is located inside. The objects of the study were aqueous-alcoholic solutions and grain distillate. The alcohols were aged using oak chips from bourbon barrels. Ultrasound treatment with a frequency of 22 kHz and an intensity of 5 W/cm² was carried out continuously or intermittently, with a ratio of treatment and rest periods of 30:30, 15:45 and 5:55. Based on the results of chromatographic analysis and the kinetics of changes in optical density, it has been found that of the finished product quality does not depend on the treatment and rest ratios. It is preferable to use a continuous ultrasound treatment mode with a frequency of 22 kHz and an intensity of 5 W/cm, after which maturation for at least 48 hours is required. Chromatographic analysis has proved that due to ultrasound exposure furan and phenolic compounds are formed faster in grain distillate under aging, and undesirable components do not appear then. An analysis of the kinetics of the alcohol maturation process has shown that ultrasound treatment intensifies the process significantly and reduces the duration of alcohol aging 10-15 times compared with aging in steel tanks with oak chips.

Russian. Обработка ультразвуком рассматривается как перспективный способ ускорения процесса созревания спиртов. Изучали кинетику экстракционных и окислительно-восстановительных процессов созревания спиртов при различных режимах воздействия ультразвуком. Для проведения экспериментов был специально разработан ультразвуковой экстрактор, представляющий собой цилиндрическую емкость с рубашкой для термостатирования, внутри которой размещен излучатель ультразвуковых колебаний, окруженный корзиной для загрузки дубовой щепы. Объектами исследования служили водно-спиртовые растворы и зерновой дистиллят. Выдержку осуществляли на дубовой щепе из Бурбонных бочек. Обработку ультразвуком с частотой 22 кГц и интенсивностью 5 Вт/см² проводили непрерывно или интервально, с соотношением периодов обработки и покоя 30:30, 15:45 и 5:55. По результатам хроматографического анализа и кинетики изменения оптической плотности установлено, что указанные соотношения не влияют на качественные показатели готового продукта. Предпочтительно использовать непрерывный режим обработки ультразвуком с частотой 22 кГц и интенсивностью 5 Вт/см, после чего необходима выдержка не менее 48 ч. С помощью хроматографического анализа доказано, что под воздействием ультразвука в зерновом дистилляте быстрее образуются фурановые и фенольные соединений при выдержке, нежелательные компоненты при этом не появляются. Анализ кинетики процесса созревания спиртов показал, что применение ультразвука значительно интенсифицирует процесс и позволяет сократить длительность выдержки спиртов в 10–15 раз по сравнению с выдержкой в стальных емкостях на дубовой щепе.