Михаил Иванович Плохих - Трактат о приготовлении и дистилляции зерновых браг (СИ)

Плохих Михаил Иванович
Трактат о приготовлении и дистилляции зерновых браг

Трактат

о приготовлении и дистилляции зерновых браг

 

Глава 1.

Этиловый спирт

Этиловый спирт (C2H5OH), который называют еще винным спиртом или алкоголем, имеет температуру кипения 78,4 градуса, а расчетная плотность его при температуре 20 градусов по Цельсию составляет 0,8 г/см³.

Сферы применения этилового спирта определяются его свойствами. Он горюч, летуч, растворим, а также обладает антисептическими свойствами. Человечество использует его при производстве продуктов питания и напитков, парфюмерии и косметики, в медицине и фармацевтике и в других областях.

Этиловый спирт можно получить с помощью сбраживания пищевого сырья, гидролизом растительных материалов, а также гидратацией этилена. Нас же интересует метод сбраживания пищевого сырья или, другими словами, метод сбраживания простых сахаров дрожжами. Формула получение этилового спирта таким путем выглядит следующим образом:

C12H22O11+Н20 = 4C2H5OН+4СО2+ТЕПЛО

Если же эту формулу представить атомными массами, то мы получим следующее равенство:

342(сахар)+18(вода) = 184(этанол)+176(углекислота)

В итоге, из 342 единиц сахара и 18 единиц воды можно получить 184 единицы этанола. Коэффициент выхода получается 0,54. А учитывая плотность этанола и то, что максимально возможная концентрация этанола при перегонке составляет 96%, коэффициент выхода в миллилитрах составит 0,68. Таким образом, в идеальных условиях из одного килограмма сахара можно получить 680 миллилитров этилового спирта.

Самым простым сырьем для получение этилового спирта являются глюкоза или фруктоза. Но их можно заменить и сложными сахарами, например, крахмалом. Но его напрямую использовать нельзя, так как молекула крахмала не подходит для питания дрожжей.

Зато крахмал можно разложить на простые сахара под действием температуры и при участии фермента, называемого диастазой, состоящей из α- и β-амилаз, и декстриназой. Данные ферменты содержатся в ростках зерен.

Формула получения простого сахара из крахмала выглядит так:

C6H10O5 + H2O + ФЕРМЕНТЫ = C6 H12O6,

Если же эту формулу представить атомными массами, то мы получим следующее равенство:

162 (крахмал)+18 (вода) = 180 (сахар)

Получается, что для получения 1 кг сахара необходимо 0,9 кг крахмала. А учитывая, что, например, в пшенице доля крахмала составляет около 70%, для 1 получения 1 кг сахара необходимо около 1,3 кг пшеницы.

Так, вкратце, мы описали теоретическую основу получения этилового спирта из крахмалосодержащего сырья, а именно зерна. Теперь остановимся на некоторых вопросах подробнее.

Глава 2

О дрожжах и спиртовом растворе

Дрожжи - это большая группа одноклеточных грибов, которые при благоприятных условиях размножаются вегетативно, почкованием. Продуктом их жизнедеятельности, иными словами брожения, является, интересующий нас, этиловый спирт.

При наличии достаточного количества кислорода дрожжи, поглощая сахар, бурно размножаются и выделяют углекислый газ. Но если доступ к кислороду ограничить, то они начинают вырабатывать спирты, различные кислоты и масла, совокупность которых мы будем называть спиртовой смесью.

На брожение влияют несколько факторов.

Во-первых, это концентрация сахара в воде. Наиболее благоприятная концентрация для большинства дрожжей составляет от 10% до 15%. При более высоких концентрациях брожение останавливается, так как сахар в этом случае выступает уже как консервант. А при низких концентрациях брожение проходит медленно.

Во-вторых, это температура. Оптимальная температура для брожения дрожжей находится в диапазоне от 28 до 32 градусов по Цельсию. Более высокие температуры приводят к гибели дрожжей, а более низкие замедляют процесс брожения.

В-третьих, это кислотность среды. Оптимальной является кислая среда от 4,0 до 4,5 pH. Поэтому качество воды также занимает не последнее место.

В-четвертых, это количество накопившегося спирта. Чем выше концентрация спиртовой смеси, тем медленнее брожение. Это связано с тем, что спирты действуют на дрожжи угнетающе. Уровень концентрации спиртовой смеси, при котором прекращается их брожение, у различных видов дрожжей разный. --">