0
Содержимое
Этиловый спирт, он же этанол, он же винный спирт представляет собой бесцветную жидкость с характерным запахом и не менее своеобразным вкусом. Химическая формула спирта — C2H5OH, и получить это соединение можно двумя способами:
- гидратацией этилена (синтетический);
- брожением (микробиологический).
Первый способ достаточно сложен и редко используется даже в промышленных условиях, а дома так и вовсе не стоит отходить от использования натурального сырья. Мы ведь хотим получить качественный продукт, не правда ли?
Спиртовое брожение
Существует 2 основных способа получения этанола:
- микробиологический (спиртовое брожение);
- синтетический (гидратация этилена).
Синтетический путь получения этанола достаточно сложен, а в нашем случае ещё и мало интересен, так как наша задача получить качественный продукт исключительно из натурального сырья.
C6H12O6=> 2C2H5OH + 2CO2 + тепло
Данная формула показывает, что одна молекула сахара под действием дрожжевых клеток разлагается на две молекулы этилового спирта и такое же количество молекул углекислого газа, а показателем успешно проходящей реакции является выделение тепла. Однако количество молекул само по себе для наших целей не означает ровным счетом ничего, куда важнее — масса получаемых продуктов. Чтобы ее вычислить вспомним молярные массы участвующих в реакции веществ:
С = 12 г/моль
Н = 1 г/моль
О = 16 г/моль
С учетом этого приведенное выше равенство в формате масс будет выглядеть следующим образом:
(12×6+1×12+16×6) = 2×(12×2+1×5+16+1)+2×(12+ 16×2)
180 = 92+88
Проще говоря, 180 кг сахара после реакции разложатся на 92 кг спирта и 88 кг углекислого газа. С учетом того, что плотность спирта составляет 0,8кг/л, можно подсчитать, что из килограмма сахара получается примерно 0.64 л спирта.
Сырье
Как известно, сырьем для получения спирта чаще всего служит не чистый сахар, а содержащие его продукты. Для того, чтобы рассчитать выход спирта при их брожении необходимо знать сахаристость, которая выражается в процентах. Например, сахаристость яблок 12%, а общая доля сока от массы плода достигает 70%. Это означает, что 1 кг яблок позволит получить 700 гр сока, из него, соответственно, возможно получение 84 гр сахара, брожение которого даст 54 мл спирта.
Нередко сырьем для спирта служит крахмалосодержащее сырье. В таком случае технологическая цепочка должна включать процесс гидролиза (превращения) крахмала в сахар под воздействием катализирующих ферментов:
(C6H10O5)n + n×H2O + катализатор = n×C6H12O6
Примечательно, что в данной реакции 1 кг крахмала преобразуется в 1.11 кг сахара, что и обеспечивает популярность именно такой технологии получения сахара. В остальном же расчет получаемого спирта крайне прост. Проведем его на примере пшеницы, содержащей 60% крахмала: из 1 кг зерен можно получить 600 гр крахмала, который после гидролиза преобразуется в 666 гр сахара, брожение которого позволит выделить 426 мг спирта.
Интересно, что в концентрированном растворе спирта дрожжи быстро погибают, поэтому на практике удается получать лишь 15% раствор. Именно таким образом получают известное всем вино, отсюда и название — винный спирт.
Стоит отметить, что на практике никогда не удается достигнуть теоретических значений, причем потери достигают 10...15%. Эта ситуация объясняется особенностями протекания химической реакции, в процессе которой могут происходить следующие явления:
- Испарение спирта вместе углекислым газом.
- Вторичные реакции, в результате которых сахар превращается в побочные вещества.
- Неполное протекание основной реакции, в результате чего некоторая часть сахара остается в исходном состоянии.
Также часть драгоценной жидкости теряется во время очистки, которая осуществляется путем перегонки или ректификации. Это обязательное условие получение действительно качественного продукта, и избежать потерь во время очистки не удается даже при изготовлении вина.
Как видите, процесс получения спирта достаточно прост и вполне может быть осуществлен в домашних условиях. В промышленности технология производства несколько сложнее, но каких-то кардинальных отличий все равно нет, разве что на всех стадиях состояние смеси отслеживает электроника.
