Биохимический способ получения спирта: основы и принципы

Биохимический способ получения спирта является одним из наиболее важных и распространенных методов производства этого алкоголя. Он основан на использовании живых микроорганизмов, таких как дрожжи, которые осуществляют процесс брожения сахаров. В результате этого процесса образуется этанол – основной компонент спирта.

Процесс получения спирта биохимическим способом состоит из нескольких ключевых этапов. Первый этап – это приготовление и нагревание бражки, которая является основой для проведения брожения. Бражка включает в себя сахаросодержащие растительные материалы, такие как сахарная свекла или зерно, а также воду и добавки для контроля кислотности.

Второй этап – это внесение дрожжей в бражку и начало процесса брожения. Дрожжи являются микроорганизмами, которые превращают сахара в этанол и углекислый газ. Во время брожения выделяется тепло, поэтому бражка нагревается до определенной температуры.

Третий этап – это процесс выделения спирта из бражки. После завершения брожения, бражка проходит специальные этапы очистки и дистилляции. В результате такой обработки получается спирт определенной концентрации, который может быть использован в различных областях – от производства алкогольных напитков до медицинских препаратов.

Расщепление крахмала до глюкозы

Амилаза — это фермент, который разрушает гликозидные связи между сахарозными молекулами, превращая крахмал в мальтозу, а затем в глюкозу. Она производится в организмах растений и животных, а также может быть получена из микроорганизмов. В большинстве случаев для производства спирта используется амилаза из гриба Aspergillus oryzae, который является широко распространенным и эффективным источником этого фермента.

Процесс расщепления крахмала до глюкозы начинается с введения амилазы в сырьевой материал — крахмал. Амилаза разрушает гликозидные связи внутри молекул крахмала, превращая его в мальтозу — двухсахар, состоящий из двух молекул глюкозы. Затем с помощью ферментов мальтазы и изомальтазы мальтоза дальше расщепляется на глюкозу.

Этот этап процесса осуществляется при помощи соответствующих ферментов, продукты которых высвобождаются во время брожения.

Ферментативное превращение глюкозы в этиловый спирт

Для начала процесса ферментации глюкозы необходимо обеспечить оптимальные условия для жизнедеятельности микроорганизмов. Это включает в себя создание анаэробных условий, поддержание оптимальной температуры и pH среды, а также обеспечение наличия необходимых питательных веществ.

Сам процесс ферментации глюкозы происходит в несколько этапов:

  1. Гликолиз — разложение глюкозы на две молекулы пировиноградной кислоты (ПВК), с образованием небольшого количества энергии в форме АТФ.
  2. Превращение ПВК в ацетальдегид — в результате этой реакции освобождается один молекул карбон-диоксида.
  3. Превращение ацетальдегида в этиловый спирт — с помощью специального фермента — ацетальдегиддегидрогеназы, ацетальдегид превращается в этиловый спирт. В процессе образования этилового спирта также выделяется небольшое количество энергии.

Полученный этиловый спирт может далее использоваться для различных целей, таких как производство алкогольных напитков, промышленно-технические нужды и др.

Отделение спирта от бродильного сусла

После окончания процесса брожения и получения спиртосодержащего сусла, необходимо осуществить отделение спирта от бродильного сусла. Данный процесс может включать следующие этапы:

  1. Декантация: сусло оставляют на несколько часов до нескольких дней для осаждения осадка и прозрачности жидкости. Затем проводят декантацию — переливают ясную жидкость в другой сосуд, оставляя остаток на основании сосуда.
  2. Дистилляция: полученную прозрачную жидкость подвергают дистилляции, чтобы отделить спирт от воды и других компонентов. При нагревании смеси спирт испаряется и затем снова конденсируется в специальном приборе, таком как чарка или колонна.
  3. Фильтрация: после процесса дистилляции, полученный спирт нужно профильтровать, чтобы удалить остатки осадка или другие примеси, которые могут негативно сказаться на качестве и безопасности спирта. Для фильтрации можно использовать фильтры из специальной фильтровальной бумаги.
  4. Очистка: некоторые производители могут проводить дополнительные этапы очистки спирта с помощью активированного угля или других химических веществ, чтобы улучшить его качество и удалить нежелательные примеси.

После прохождения всех этапов отделения спирта от бродильного сусла, полученный спирт подготовлен для использования в различных сферах, таких как производство алкогольных напитков, медицина или промышленность.

Фильтрация и очистка полученного спирта

После получения спирта проводятся этапы его фильтрации и очистки, направленные на удаление остатков сырья, нечистот и примесей, а также улучшение качества готового продукта. Очищенный спирт может использоваться в различных областях, включая промышленность, медицину и производство алкогольных напитков.

Процесс фильтрации и очистки спирта обычно состоит из нескольких последовательных шагов:

ЭтапОписание
ШелушениеУдаление осадка, образующегося после процесса ферментации, с помощью фильтров или центрифугирования.
Активированный угольПрохождение спирта через слой активированного угля для удаления органических веществ и примесей.
ДистилляцияПроцесс разделения спирта от остальных компонентов смеси при увеличении его концентрации.
ФильтрацияПрохождение спирта через фильтры, которые удаляют остатки частиц, белков и других нечистот.
Дополнительная очисткаДополнительные этапы очистки, такие как удаление воды или прохождение спирта через еще один слой активированного угля, для получения максимально чистого продукта.
Использование фильтров с молекулярным ситомПрохождение спирта через фильтры с молекулярным ситом, которые удаляют остатки маломолекулярных веществ и микроорганизмов.

Все эти этапы выполняются с целью получения чистого спирта с низким содержанием примесей, что обеспечивает его пригодность для дальнейшего использования в различных сферах применения.

Добавление воды для получения нужной концентрации спирта

После процесса синтеза спирта и дистилляции необходимо достичь нужной концентрации спирта, добавив воду. В зависимости от требуемой концентрации, может потребоваться различное количество добавляемой воды.

Добавление воды может осуществляться различными способами:

  • Вручную. В этом случае вода измеряется и добавляется посредством ее аккуратного наливания. Для обеспечения точности измерений используют измельченные емкости и инструменты с градуировкой.
  • Автоматически. В этом случае установленные на оборудование сенсоры или приборы точно контролируют количество добавляемой воды.

Определение необходимого количества воды исходит из требуемой концентрации спирта и конечного объема продукта. Для получения равномерно смешанной смеси, добавление воды производится постепенно, с перемешиванием между добавлениями для обеспечения равномерного распределения.

Упаковка и хранение готового продукта

После завершения процесса биохимического получения спирта необходимо упаковать и сохранить готовый продукт для дальнейшего использования. Упаковка спирта выполняется с целью предотвращения его испарения, потери качества и защиты от нежелательных воздействий окружающей среды.

Одним из наиболее распространенных методов упаковки спирта является его разлив в стеклянные или пластиковые контейнеры. Стеклянные бутылки или флаконы обладают непроницаемостью кислорода и света, что позволяет сохранить качество продукта на протяжении длительного времени. Пластиковая тара также обеспечивает хорошую герметичность, легкость и удобство использования.

При упаковке спирта важно обратить внимание на правильное маркирование контейнеров. На них должна быть указана информация о прочности, объеме, проценте содержания спирта, а также все необходимые предупреждения и инструкции по использованию.

Сохранение готового продукта требует особого внимания. Спирт следует хранить в прохладном и темном месте, чтобы избежать перегревания и попадания прямых солнечных лучей. Также необходимо предотвращать доступ кислорода, чтобы избежать окисления и ухудшения качества продукта. При хранении спирта важно соблюдать все меры безопасности, такие как недопущение огня и открытого пламени вблизи контейнеров.

Правильная упаковка и хранение готового продукта позволяют сохранить его качество и безопасность на протяжении длительного времени, обеспечивая возможность его использования в различных сферах промышленности и народного хозяйства.

Оцените статью