Спирт

Спирт (этанол, этиловый спирт, метилкарбинол, винный спирт, гидроксид пентагидродикарбония, алкоголь) — действующий компонент алкогольных напитков, который действует как депрессант на центральную нервную систему человека.

Свойства спирта

Внешний вид: бесцветная летучая жидкость с характерным запахом.
Молекулярная масса 46,069 а. е. м.
Температура кипения 78,15 °C
Критическая точка 241 °C (при давлении 6,3 Мпа)
Энергетическая ценность этанола — 7,1 ккал/г.
Растворимость: смешивается с бензолом, водой, глицерином, диэтиловым эфиром, ацетоном, метанолом, уксусной кислотой, хлороформом. Смесь 96 % спирта и 4 % воды (95,57 % этанола + 4,43 % воды) не разделяется при перегонке.

История возникновения (происхождения) спирта

Действие алкогольных напитков и способы их получения известны человечеству еще с библейских времен. Согласно Ветхому Завету, Ной случайно выпил перебродивший фруктовый сок и опьянел. После этого случая культура виноделия развивалась, а рецептура спиртных напитков стала очень разнообразной.

Получение спирта в чистом виде основано на процессе дистилляции. Ученые предполагают, что идея химической дистилляции жидкостей возникла еще в I тысячелетии до н.э. Впервые процесс дистилляции описал Аристотель (384—320 гг. до н.э.). Совершенствованием техники перегонки занимались многие алхимики того времени, считавшие, что путем дистилляции им удалось выделить душу вина, благодаря чему продукт дистилляции и был назван «дух вина» (от латинского «spiritus vini»). От этого названия и произошел широко распространенный сегодня термин «спирт».

Процесс получения спирта был открыт в различных регионах земного шара практически одновременно. В 1334 году врач-алхимик из Прованса Арно де Вилльгер (Франция) впервые получил винный спирт из виноградного вина и считал его целительным средством. А в 1360 году некоторые французские и итальянские монастыри производили винный спирт под названием «aquavitae» – «вода жизни». В 1386 году благодаря генуэзским купцам спирт добрался и до Москвы.

Производство этилового спирта было начато в Европе после изобретения в Италии, в XI веке дистилляционного аппарата. Несколько веков этиловый спирт почти не применяли в чистом виде, разве что в лабораториях алхимиков. Но в 1525 году знаменитый Парацельс заметил, что эфир, получающийся при нагревании спирта с серной кислотой, обладает снотворным действием. Он описал свой опыт с домашними птицами. А 17 октября 1846 года хирург Варрен усыпил эфиром первого пациента.

Постепенно спирт разделился на пищевой и технический, получаемый путем расщепления древесных отходов. В Англии технический спирт был освобожден от повышенных налогов на продажу, так как рыночная стоимость спиртных напитков окупала государственные сборы, а вот врачам и промышленникам такая стоимость была не под силу. Для предотвращения пищевого употребления токсичного промышленного спирта его смешивали с метанолом и другими неприятными на запах добавками.

Впоследствии спирт получил мгновенное распространение в медицине в связи с постоянными войнами. В 1913 году на территории бывшего СССР было зафиксировано около 2400 заводов, производивших в основном водку и вино. Позже произошло обособление производств спирта и водки.

С началом Первой мировой войны производство водки фактически прекратилось, выработка спирта так же снизилось. Производство начало восстанавливаться лишь в 1925-1926 годах. Грандиозное восстановление промышленности было начато в 1947 году, начали интенсивно применять новые научно-технические технологии и достижения. В 1965 году работало 428 заводов с годовым выпуском 127,8 млн. дал спирта. В 1975 году выпуск спирта возрос до 188,1 млн. дал. Из-за увеличившегося выпуска напитков с меньшей крепостью, расход спирта в ликеро-водочной промышленности упал.

В настоящее время, спиртовая промышленность, представляет собой одну из крупнейших и наиболее развитых отраслей.

Виды спирта в зависимости от сырья

• Пищевой спирт
• Технический спирт

Пищевой спирт производится только из пищевого сырья. Наиболее распространенным и экономичным сырьем для получения спирта является картофель. Картофельный крахмал легко разваривается, клейстеризуется и осахаривается. Кроме картофеля для производства спирта используются зерновые — пшеница, рожь, ячмень, овес, кукуруза, просо, а также сахарная свекла, сахарная патока или меласса. Значительно реже используются плодово-ягодные, виноградные материалы, топинамбур и другое богатое углеводами сырье.

Технический спирт получают из древесины или нефтепродуктов, подвергаемых кислотному гидролизу. Технический спирт содержит повышенное количество вредных примесей, поэтому использование его для пищевых целей запрещено.

Подвиды спирта

• Сахарно-мелассовый
• Синтетический
• Свекловичный
• Картофельный
• Гидролизный
• Пшеничный
• Кукурузный
• Древесный
• Просяной
• Овсяный
• Ржаной

Разновидности

• Сырой спирт
• Спирт-ректификат

Сорта спирта в зависимости от степени очистки:

• Люкс
• Экстра
• Высшей очистки
• 1-й сорт

Для производства спирта сорта люкс и экстра пригодно только кондиционное зерно. Для спирта высшей очистки и 1-го сорта используется любое пищевое сырье.

Три основных этапа производства спирта

• подготовительный — очистка сырья от примесей, приготовление солода или культур плесневых грибов
• основной — разваривание крахмалистого сырья, осахаривание крахмала, сбраживание осахаренной массы, перегонка бражки и получение сырого спирта
• завершающий — ректификация

Сырой спирт (спирт-сырец), получаемый на основном этапе производства, не может быть использован для пищевых целей, так как содержит много вредных примесей (сивушные масла, метиловый спирт, сложные эфиры). Многие примеси ядовиты и придают спирту неприятный запах, поэтому сырой спирт подвергают очистке — ректификации.

Удаление вредных примесей осуществляется в процессе ректификации, основанном на разной температуре кипения этилового, метилового и высших спиртов, сложных эфиров. При этом все примеси условно делят на головные, хвостовые и промежуточные.

Головные примеси имеют более низкую температуру кипения, чем этиловый спирт. К ним относятся уксусный альдегид и отдельные сложные эфиры (этилацетат, этилформиат и др.), образующиеся при перегонке.

Хвостовые примеси отличаются повышенной температурой кипения по сравнению с этиловым спиртом. В их состав входят в основном сивушные масла и метиловый спирт.

Наиболее трудноотделяемой фракцией являются промежуточные примеси (этиловый эфир изомасляной кислоты и другие сложные эфиры). При очистке спирта-сырца на ректификационных аппаратах производится отделение вредных примесей и повышается концентрация спирта в готовом продукте (с 88 % в спирте-сырце до 96-96,5 % в ректификате).

Применение спирта

• Пищевая промышленность. Является необходимым компонентом спиртных напитков (водка, виски, джин и др.), а также в небольших количествах содержится в ряде напитков, получаемых брожением, но не причисляемых к алкогольным (кефир, квас, кумыс, безалкогольное пиво и др.). Используется как растворитель для пищевых ароматизаторов, консервант для хлебобулочных изделий, а также в кондитерской промышленности. Также спирт зарегистрирован в качестве пищевой добавки E1510
• Химическая промышленность. Служит сырьем для получения многих химических веществ (ацетальдегид, диэтиловый эфир, тетраэтилсвинец, уксусная кислота, хлороформ, этилацетат, этилен и др.). Применяется как растворитель (в лакокрасочной промышленности, в производстве товаров бытовой химии и многих других областях). Является компонентом антифриза и стеклоомывателей. А в бытовой химии используют в чистящих и моющих средствах
• Топливо. Может использоваться для ракетных двигателей, двигателей внутреннего сгорания в чистом виде, в смеси с классическими нефтяными жидкими топливами. Применяется для выработки высококачественного топлива и компонента бензинов
• Парфюмерия и косметика. Является универсальным растворителем различных веществ и основным компонентом духов, одеколонов, аэрозолей, ходит в состав разнообразных средств (зубная паста, шампунь, средства для душа)
• Медицина. Используют как растворитель, экстрагент, антисептик, консервант настоек и экстрактов, пеногаситель при подаче кислорода, противоядие при отравлении некоторыми токсичными спиртами

Вредные свойства спирта

• приводит к острому отравлению и смерти (в зависимости от определенных доз к массе тела и концентрациях). Смертельная разовая доза — 4–12 г этанола на килограмм веса. Однако этанол является естественным метаболитом человеческого организма, и в определенных дозах используется в медицине как самостоятельное лекарственное средство, а также как растворитель фармацевтических препаратов, экстрактов и настоек
• обладает наркотическим, наркозным и токсическим действием в зависимости от дозы, концентрации и пути попадания в организм, а также длительности воздействия
• вызывает оксидативное повреждение нейронов головного мозга, а при длительном употреблении – гибель нейронов головного мозга
• вызывает гастрит, язву желудка, рак желудка и рак пищевода при длительном употреблении
• злоупотребление алкогольными напитками может привести к алкоголизму

Приготовление (получение) спирта в домашних условиях

Для приготовления спирта в домашних условиях вам понадобится самогонный аппарат (ректификационная установка) и сырье для перегонки.

Для получения спирта из крахмалосодержащего сырья необходимо осуществить следующие технологические операции: приготовить солод; выбрать дрожжевой затор; переработать крахмалосодержащее сырье; развести солодовое молоко; произвести затирание основного затора; перегнать зрелую бражку; провести ректификацию спирта; проверить его качество.

Самым длительным по времени является этап приготовления солода, который в зависимости от вида зерна длится от 5 до 12 дней. Также на длительность процесса приготовления спирта влияет и то, какой солод используется: если зеленый (свежий), то она наивысшая, если высушенный при температуре 40°С и заготовленный впрок, то снижается до 4-8 дней.

Солод — продукт искусственного проращивания зерен злаков, содержащий активные вещества — ферменты. Эти вещества расщепляют (осахаривают) крахмал на простые сахара, которые затем превращаются дрожжами в спирт. Операция по приготовлению солода требует особой чистоты и внимания. Период проращивания зерен различных культур имеет разную продолжительность: для ячменя — 9—10 суток; для овса — 8—9 суток; для пшеницы — 7—8 суток; для ржи 5—6 суток; для проса — 4—5 суток.

Приготовление солода

• отбор зерна. Только из хорошего зерна можно получить высококачественный солод, что является основным условием приготовления спирта из крахмального сырья. Для приготовления солода можно использовать зерно не ранее, чем через два месяца после уборки, но не позднее, чем через год его хранения. Зерно должно иметь светло-желтый цвет, должно быть полное, одинаково спелое, жесткое, тонкокожее и тяжеловесное, внутренность зерен должна быть белая, рыхлая, мучнистая. В зерне не должно находиться никаких примесей
• очистка и сортировка зерна. Зерно для солода просеивают через крупное сито — для удаления крупного сора, через мелкое — для удаления семян сорных трав и другого мелкого сора. Затем зерно моют в горячей воде при температуре 50°С для удаления пыли, мякины и других примесей. Воду рекомендуется менять несколько раз до тех пор, пока она не будет чистой, без мути
• замачивание. Для замачивания используется деревянная или эмалированная посуда, которую дня за четыре до этого необходимо начисто вымыть и залить до половины сырой водой. Зерно надо всыпать не сразу, а понемногу, постоянно помешивая. Через три-четыре часа всплывшие на поверхность легкие зерна и сорные травы удаляют дуршлагом. Затем сливают часть воды, оставляя ее на уровне выше зерен не более 25 см. Через несколько часов на поверхность воды время от времени будут всплывать некоторые зерна. Их также необходимо удалять. В теплое время года воду желательно менять через каждые 6 часов, а в холодное — через 12 часов. Это необходимо, чтобы обеспечить зерну достаточное количество кислорода для дыхания

Замачивание должно вестись до полного разбухания зерна, которое наступает через два-пять дней, при этом увеличиваются до 40% влажность и вес зерна. Для прекращения замачивания зерна надо руководствоваться следующими признаками:

• шелуха легко отделяется от мякоти
• зерно сгибается между ногтями и гнется, не ломаясь
• кожица зерна надтреснута, и обозначен росток
• раздавленным зерном можно провести на доске черту подобно меловой

Ращение солода

Замоченное зерно идет на ращение, которое проводят в хорошо вентилируемом помещении. В нем не должно быть сыро и душно.

Температура в помещении поддерживается не выше 15—17°С, зерна рассыпают на противне ровным тонким слоем не более 5 см, накрывают влажной тканью. Приток свежего воздуха и влажность не менее 40—43% являются необходимыми условиями образования ферментов, поэтому зерно переворачивают через пять-восемь часов по три-четыре раза в день.

В первые пять дней ращения необходимо регулярно проветривать и внимательно следить за влажностью зерна. В последующие 4—5 дней ограничивают приток воздуха, что очень важно для обеспечения процесса разрыхления крахмала, уменьшения его потерн в зерне. При появлении корневых отпрысков слой зерна увеличивается до 20 см и его температура повышается до 18—20°С. Начинается потение зерна.

Повышение температуры зерна на этой стадии нежелательно, так как возрастает возможность развития гнилостных микробов. Предотвратить этот нежелательный процесс можно перемешиванием и охлаждением зерна.

Ращение солода приостанавливают в таких случаях:

• перышко под кожицей достигло 1/2—2/3 зерна
• корневые ростки достигли 1/3—1/2 длины зерен (12—15 мм)
• зерна посолодели, совершенно утратили мучной вкус и при раскусывании хрустят
• корешки настолько сцепились между собой, что, если взять одно зерно, вместе с ним потянутся еще 4—8 зерен

Признаки хорошего прорастания

• зерна проросли ровно
• цвет зерна не изменился
• от солодовой кучи идет приятный огуречный запах
• ростки свежи, имеют завитки и цепляются один за другой

Затем из полученного солода делают брагу, из которой в результате перегонки и ректификации получают спирт.

Получение спирта-сырца (сырого спирта)

Бак с продуктом брожения должен быть заполнен на 2/3 части, чтобы оставалось свободное пространство до крышки. При начальном закипании браги в емкости необходимо уменьшить температуру нагрева, чтобы процесс перегона не происходил слишком бурно. И продолжать перегон, плавно регулируя температуру (больше — меньше). Правильность регулировки достигается опытным путем. При перегонке бражки в спирт-сырец следите за температурой, когда градусник покажет 95 С — это значит, что спирта в продукте брожения уже нет и процесс можно закончить. Во избежание распространения неприятного запаха спирт-сырец должен сливаться в некую закрытую ёмкость (3-х литровая банка), причём трубка, из которой вытекает спирт-сырец, должна быть просунута в отверстие в крышке банки. Соединительные шланги на колонне должны быть выполнены из пищевой резины. Охлаждение (холодная вода) в охладитель должно подаваться непрерывно.

Получение чистого спирта

После получения спирта-сырца следует промыть флягу от остатков браги и залить в него спирт-сырец. Для получения спирта следует убрать шланг перемычку с колонны и установить на патрубки заглушки. При начале отбора спирта следует отделить (слить) первые полученные 5% от залитого объёма спирта сырца в отдельную емкость, так как это будут сверхлегкие альдегиды их можно применить для растворения красок или как бензин, далее пойдет спирт. При отборе спирта нужно также следить за показаниями термометра, они могут колебаться от 78 до 82°С. После 82°С спирт будет идти уже с примесью воды и будет слабее. Поэтому емкость, в которую стекал спирт до 82°С убираем, а на ее место ставим другую тару и продолжаем отбор спирта до 95°С.

Получение сверхчистого спирта

Особенность перегонки состоит в том, что отбор первых полученных 5% сокращается в два раза, но лучше определить прекращение первого отбора по запаху: если запах неприятный, непохожий на спирт то следует продолжать отбор, а если запах спирта, то первый отбор можно прекратить. Запах лучше проверять путем смешивания этой фракции наполовину с холодной водой. Можно не увлекаться сильно отбором, так как все запахи можно убрать путем фильтрации через активированный уголь. Так же следует обратить внимание на температуру отбора чистого спирта до 80°С (чем легче молекулы пара тем они чище и быстрее испаряются). Крепость спирта 96% об.

Источник: Энциклопедия Напитков