Курс органической химии - Каррер П.
Скачать (прямая ссылка):
Встречающиеся в природе простые сахара не используются для промышленного получения этилового спирта, так как они слишком дороги и количество их слишком мало. В качестве исходных продуктов применяют более дешевые полисахариды [особенно крахмал и, реже, гндролизованную целлюлозу], которые ферментативным путем превращают в более простые, способные сбраживаться углеводы.
Наиболее важным крах.малсодержащпм сырьем для этой цели являются картофель, различные виды хлебных злаков, затем маис и рис. Картофель предварительно нагревают под давлением в закрытых аппаратах, причем происходит разрыв клеточных оболочек и зерна крахмала превращаются в клейстер. Полученную массу переносят в заторные чаны и прибавляют к ней солод, т. е. проросший ячмень, в котором содержатся значительные количества диастазы — широко распространенного в растительном мире энзима, расщепляющего крахмал.
Под влиянием диастазы крахмал гидролизуется, присоединяя воду и образуя диса.харид — солодовый сахар, или мальтозу:
(Ссн!0Ог,Ь Л"асТ!>3а -> С^н^О»
крахмал солодовый
сахар (мальтоза)
По окончании осахарнвания к жидкости добавляют чистую культуру винных дрожжей, которые н растворе сахара быстро размно-
Спиртовое брожение
125
жаются. В дрожжевых грибках содержится фермент малы а за, расщепляющий солодовый сахар до виноградного:
С^ьиОц "+ н'!"33 "* 2С6Н1206
мальтоза виноградный
сахар
Дальнейший процесс — брожение получившегося виноградного сахара с образованием спирта и двуокиси углерода — происходит под влиянием дрожжевых энзимов, уже знакомых нам под собирательным названием зимазы.
Перебродившую жидкость подвергают затем фракционной перегонке для возможно более тщательного отделения этилового спирта от остальных продуктов брожения и воды. Так как этиловый спирт и вода не слишком сильно отличаются по температурам кипения, то для получения фракции с высоким содержанием спирта необходимы перегонные аппараты с многократной конденсацией и испарением дистиллата. Путем применения ректификационных колонн и дефлегматоров, т. е. соединенных с перегонным кубом насадок, на охлаждаемых стенках которых происходит частичная конденсация паров, удается из перебродившей жидкости отогнать сырой спирт (сырец) более чем 90%-ной концентрации. Остающаяся в перегонном кубе жидкость, так называемая барда, содержит наряду с водой нелетучие вещества — золу, белки, жиры, глицерин, янтарную кислоту — и является превосходным кормом для скота.
Полученный спирт-сырец, с целью дальнейшей очистки, подвергают дробной перегонке. Первый погон содержит легколетучие ацеталь-дегид и ацетали, главная фракция представляет собой 90—95%-ный этиловый спирт, а в последней фракции находятся «спирты сивушного масла», получающиеся при брожении из аминокислот и состоящие в основном из двух изомерных амиловых спиртов, а также изобутило-вого спирта и небольших количеств нормального пропилового спирта. Кроме того, сивушное масло содержит незначительнее количество высших спиртов и жирных кислот, их эфиров и фурфурола.
Чистый «абсолютный» этиловый спирт кипит при 78,3° и его нельзя получить путем простой перегонки, так как он образует с водой постоянно кипящую смесь, содержащую 95,5% спирта и 4,5% воды. Для удаления 4,5% воды спирт кипятят с прокаленной известью; таким образом, вода связывается и при последующей ректификации отгоняется чистый этиловый спирт.
Для обезвоживания спирта можно воспользоваться также другим способом, заключающимся в том, что 95%-ный спирт перегоняют с бензолом. При этом сначала при 64,85° отгоняется тройная смесь (вода-4-+спирт+ бензол), затем при 68,25° перегоняется двойная смесь, состоящая из спирта и бензола, и, наконец, при 78,3° — чистый спирт.
"Присутствие небольших количеств воды в этиловом спирте может быть обнаружено при помощи раствора этилового эфира муравьиной кислоты и безводного этилата натрия в абсолютном спирте. Даже незначительные следы воды вызывают омыление этилового эфира муравьиной кислоты, что обнаруживается по выпадению осадка муравьинокислого натрия, чрезвычайно трудно растворимого ц спирте.
Абсолютный этиловый спирт представляет собой прозрачную, как вода, жидкость удельного веса 0,793 (15°), горящую синим пламенем и обладающую характерным запахом. С водой он смешивается во всех отношениях, причем происходит уменьшение объема: из 52 объемов спирта и 48 объемов воды получается 96,3 объема разбавленного спирта.
126
Гл. 4. Одноатомные гидроксильные функции
Процентное содержание спирта в разбавленных растворах проще всего определять по величине удельного веса раствора; существуют специальные ареометры, «спиртометры», на шкале которых прямо указывается содержание спирта в весовых пли объемных процентах.
Наиболее патежпос аналитическое определение этилового спирта основано на образовании этилового эфира бензойной кислоты СсНг.СООС.Нг, или этилового эфира ннтробензонпой кислоты ОоЖ^ЬСООС.'Н.-,. Эти сложные эфирм образуются при взбалтывании содержащей спирт жидкости с. полным раствором едкого натра и хлористым бензоилом или хлористым нптробензонлом и могут быть затем извлечены из щелочного раствора серным эфиром. Этиловый эфир бензойной кислоты определяют по его характерному запаху, этиловый эфир нитробензойной кислоты — по его температуре плавления (57°). Обе реакции очень чувствительны.
