Дистилляция и ректификация этилового спирта
Дистилляция алкоголя
Зрелая бражка состоит из растворимых и нерастворимых в воде веществ, состав и содержание которых определяются компонентами и качеством исходного сырья, технологиями получения и брожения сусла.
К числу растворимых относятся этиловый и метиловый спирты, углекислый газ, сивушные масла, кислоты, соли, неперебродившие сахара и некоторые другие вещества.
К числу нерастворимых относятся шелуха зерна, дрожжевые клетки, кожица картофеля, плодов и ягод, частицы свеклы и крахмала и т. п.
В свою очередь, растворимые вещества зрелой бражки можно разделить на летучие, то есть такие, которые испаряются в результате нагрева, и нелетучие.
Часть летучих веществ вносится с исходным сырьем, большая часть образуется в процессе брожения, а некоторые — и в процессе перегонки.
К числу летучих относятся вода, спирты, углекислый газ, фурфурол, уксусная и некоторые другие кислоты, вещества, определяющие запах и аромат того или иного вида сырья.
Всего в зрелой бражке обнаружено свыше 70 летучих веществ. Состав рсновных летучих примесей зрелой зернокартофельной бражки приведен в табл. 21.
Основные летучие органические компоненты зрелой бражки можно разделить на четыре группы: спирты, эфиры, альдегиды и кислоты.
Спирты.
Спиртами называют производные углеводородов, в молекуле которых содержится одна или несколько гидроксильных групп (ОН).
По числу гидроксильных групп, входящих в состав молекулы, спирты делятся на одиоатомные (с одной гидроксильной
Таблица 21. Состав основных летучих примесей зернокартофельных бражек. |
|
Примеси |
Доля примеси, об. % |
Уксусный альдегид |
0,003 |
Уксусноэтиловый эфир |
0,003 |
Метанол |
0,02 |
Н-Пропанол |
0,02 |
Изобутанол |
0,004 |
| Изоамилол |
0,008 |
Несмотря на то, что в современной справочной научно-технической литературе приведены более точные таблицы, для бытовых целей точность приведенных данных вполне достаточна.
Из табл. 25 видно, что водно-спиртовому раствору с определенным содержанием спирта соответствуют определенные температура кипения и состав насыщенных паров.
Например, при перегонке зрелой бражки с содержанием спирта 10 об.% ее температура кипения будет равна 92,6°С, а пары и соответственно конденсат из него, будут содержать 57,2% об. или 49,4 масc.% спирта.
Разумеется, что эти цифры соответствуют только началу перегонки, а в ее процессе концентрация спирта в бражке и образующемся конденсате будут понижаться, а температура ее кипения повышаться.
Но эти изменения всегда будут соответствовать приведенным в таблице численным параметрам.
Если отсутствует спиртомер, то, определив температуру кипения бражки по термометру и приняв за начало кипения начало образования конденсата, можно на момент измерения температуры достаточно точно определить крепость бражки и получающегося дистиллата.
Постоянно измеряя температуру кипения в процессе перегонки, с помощью табл. 25 можно непрерывно определять концентрацию спирта в бражке и конденсате.
Не менее важна для практического применения табл. 26, составленная Деницем на основе табл. 25, позволяющая производить ряд практически важных вычислений.
Пример.
Необходимо определить:
1) вес сырца (конденсата), в котором находится весь спирт, содержащийся в поступившей на перепонку бражке;
2) содержание спирта в конденсате, то есть его крепость;
Таблица 26.
Связь между темперэтурой кипения, массой (весом) конденсата и содержанием в
нём спирта
Температура дистилляции |
Содержание спирта % |
|||
в браге |
в дистилляте |
|||
% объёма |
% веса |
% объёма |
% веса |
|
79,2 |
89 |
84,6 |
92,3 |
88,8 |
79,4 |
86 |
80,7 |
91,6 |
87,9 |
79,5 |
85 |
79,5 |
91,5 |
87,7 |
79,7 |
82,0 |
75,9 |
91 |
87 |
79,9 |
80 |
73,6 |
90,6 |
86,6 |
80,0 |
79 |
72,5 |
90,4 |
86,6 |
80,1 |
78 |
71,3 |
90,3 |
86,1 |
80,2 |
77 |
70,2 |
90,1 |
85,9 |
80,3 |
75 |
67,9 |
89,8 |
85,5 |
80,4 |
74 |
66,8 |
89,6 |
85,2 |
80,5 |
73 |
65,7 |
89,4 |
85 |
80,6 |
72,0 |
64,6 |
89,3 |
84,5 |
80,7 |
71 |
63,6 |
89,1 |
84,6 |
80,8 |
70 |
62,5 |
89 |
84,4 |
81,0 |
68,0 |
60,4 |
88,6 |
84 |
81,2 |
66,0 |
58,3 |
83,6 |
83,6 |
81,3 |
64,0 |
56,2 |
88 |
83,2 |
81,5 |
62,0 |
53,2 |
87,5 |
82,5 |
81,7 |
60 |
52,2 |
87,3 |
82,3 |
81,9 |
58,0 |
50,2 |
86,9 |
81,8 |
82 |
57 |
49,2 |
86,6 |
81,5 |
82,5 |
53 |
45,4 |
85,7 |
80,4 |
83 |
48 |
40,7 |
84,6 |
79 |
84,1 |
40 |
33,4 |
82,3 |
76,3 |
84,5 |
37 |
30,7 |
81,2 |
75 |
85,0 |
34 |
28,1 |
80,1 |
73,7 |
86 |
29 |
23,8 |
70,6 |
70,8 |
87,1 |
24 |
19,6 |
74,4 |
67,3 |
87,7 |
22 |
17,9 |
73 |
65,7 |
88,3 |
20 |
16,3 |
71,3 |
63,9 |
89,0 |
18,7 |
14,6 |
69,2 |
61,6 |
89,7 |
16 |
13 |
66,8 |
59,1 |
90,6 |
14 |
11,3 |
64 |
56,2 |
91,1 |
13 |
10,5 |
62,4 |
54,6 |
92,1 |
11 |
8,9 |
59 |
51,2 |
92,6 |
10 |
8 |
57,2 |
49,4 |
93,9 |
8 |
6,4 |
52,3 |
44,7 |
94,5 |
7 |
5,6 |
49,8 |
42,3 |
95,2 |
6 |
4,8 |
46,7 |
39,5 |
95,9 |
5 |
4 |
43,4 |
36,5 |
96,6 |
4 |
3,2 |
39,9 |
33,3 |
97,4 |
3 |
2,4 |
35 |
29 |
98,2 |
2 |
1,6 |
28,6 |
23,5 |
99 |
1 |
0,8 |
13 |
10,5 |
Пусть на перегонку поступило 100 кг бражки и с помощью термометра установлено, что температура кипения ее составляет 92,6°С.
Тогда из табл. 26 видно, что указанной температуре кипения соответствует бражка, содержащая 10 об.% или 8,1 мас.% спирта и при перегонке 20,7 кг такой бражки вес остатка, не содержащего спирт, будет составлять 14,5 кг,
а вес водно-спиртового раствора, в котором находится весь ранее находившийся в бражке спирт —
20,7 кг — 14,5 кг - 6,2 кг.
Составив очевидную пропорцию, получим, что при перегонке 100 кг бражки в перегонном кубе должно остаться (14,5 кг х 100кг)/20,7 кг ~ 70,05 кг не содержащего спирт остатка, а перегнать необходимо 100 кг — 70,05 кг - 29,95 кг браги,
в которой будет находиться весь спирт.
Содержание спирта в дистилляте будет равно (8,1 кг/29,95 кг) х 100%-
- 27,0 мас% или 32,7 об.%.
То есть его крепость будет равна 32,7°.
Проведя аналогичным образом измерения температуры кипения бражки с любым содержанием спирта, можно определить ее крепость, вес неперегоняемого остатка, вес и крепость дистил - лата.