Этиловый спирт – C2H5OH, t пл – 114,15°С – представляет собой бесцветную подвижную жидкость со своеобразным запахом и жгучим вкусом. Его еще называют винным спиртом или этанолом.

Этанол добывают двумя способами – микробиологическим и синтетическим. Синтетический способ, или гидратация этилена, является довольно сложным и длительным процессом и практически не представляет собой интереса. Для получения качественного натурального продукта рекомендуется использовать микробиологический способ, называемым еще спиртовым брожением.

Спиртовое брожение

Этанол является результатом спиртового брожения углесодержащих продуктов (фрукты, виноград и пр.), а так же крахмалосодержащих продуктов (кукуруза, рис, картофель и пр.) под воздействием бактерий и дрожжей. С точки зрения химии, этот сложный процесс, при котором происходит выделение тепла и взаимодействие атомов этанола, сахара и углекислого газа. Раствор, получаемый в результате спиртового брожения, содержит не более 15% этилового спирта и является не чем иным, как вино. Поэтому этиловый спирт называют еще винным спиртом. Кстати, в более концентрированной среде (более 15%) бактерии и дрожжи теряют свои свойства и погибают.

Следующим этапом является очистка и концентрирование полученного этанола. Для этого применяется процесс дистилляции или ректификации. Зная формулу спирта и мольную массу атомов можно определить массовое превращение, то есть выход спирта. Согласно формуле из 100 кг сахара получается 51 кг спирта и 49 кг углекислого газа. Соответственно теоретически на выходе мы получаем 0,51 кг/кг спирта, а с учетом плотности этилового спирта (p = 0,8кг/л), получаем выход 0,64 л/кг.

Для определения теоретического выхода спирта из сахаросодержащих продуктов (свеклы, яблок, винограда и пр.), а не из сахара, необходимо знать сахаристость сырья. Сахаристость винограда составляет 12%, а выход сока из одного килограмма 70%. Соответственно теоретический выход спирта составит 54 л/кг: 1кг винограда = 0,7 кг сока = 0,084 кг сахара = 0,054 л спирта.

Сырье

Крахмалосодержащие продукты (картофель, злаки и пр.) являются сырьем для добывания спирта не реже, чем сахаросодержащие. Процесс добывания спирта из крахмалосодержащего сырья немного дольше. Для начала крахмал подвергают процессу осахаривания (поддают его воздействию ферментов и превращают в сахар), а уже потом происходит процесс брожения.

Пройдя процесс осахаривания 1 кг крахмала преобразуется в 1,11 кг сахара. Теоретический выход спирта определяется исходя из содержания крахмала в сырье. Рассмотрим на примере пшеницы. Пшеница содержит около 60% крахмала, соответственно 1 кг пшеницы = 0,6 кг крахмала = 0,666 кг сахара = 0,426 л спирта.

Теоретические расчеты не всегда соответствуют практическому выходу спирта. В пределах нормы считается выход на 10-15% меньше. В основном причинами этого несоответствия является следующее:

• недоброд. Нередко часть сахара не проходит процесс брожения и остается в браге, так и не превратившись в спирт;
  
• неправильный процесс брожения. Нередко при брожении сахар превращается в какие-либо примеси или вещества, а не в спирт;
  
• прямые потери. Под этими потерями подразумевается испарение спирта вместе с углекислым газом, или потери при перегонке или ректификации.

Производство спирта из биологического сырья в промышленных масштабах

На данный момент технологии позволяют производить спирт из пищевого сырья особо крупными партиями. Основными стадиями промышленного производства являются:

1) подготовка сырья. Это измельчение крахмалистых продуктов: злаковых, картофеля и пр. Особенной обработке поддаются зерна пшеницы и ржи;

2) ферментация. Это процесс преобразования (ферментивного расщепления) крахмала до состояния сахара;

3) брожение. В процессе сбраживания сахар под воздействием дрожжей преобразовывается в спирт, который накапливается в браге;

4) брагоректификация. Это перегонка браги на разгонных колоннах.