Производство этилового спирта

                                                 СОДЕРЖАНИЕ

 
Введение                                                                                                       4

 
Глава 1. Этиловый спирт                                                                             7

1.1. Общая характеристика  этилового спирта                                           7 
1.2. Особенности технологии этилового спирта                                      9 
1.3. Ассортимент ликеро-водочных изделий и их характеристика      13

Глава 2. Экспертиза и хранение спирта и водочных изделий                17

2.1. Экспериза  ликеро-водочных изделий.                                               17 
2.2. Маркировка и хранение ликеро-водочных изделий.                        18

Заключение                                                                                                 21

 
ЛИТЕРАТУРА 23

Введение

Спиртами  называются органические вещества, молекулы которых содержат одну или несколько  функциональных гидроксильных групп, соединенных с углеводородным радикалом.

Они могут  рассматриваться поэтому как  производные углеводородов, в молекулах  которых один или несколько атомов водорода заменены на гидроксильные  группы.

В зависимости  от числа гидроксильных групп  спирты подразделяются на одно-, двух-, трехатомные и т. д. Двухатомные  спирты часто называют гликолями  по названию простейшего представителя  этой группы – этиленгликоля 
(или просто гликоля). Спирты, содержащие большее количество гидроксильных групп, обычно объединяют общим названием многоатомные спирты.

СН3 –  ОН

По положению  гидроксильной группы спирты делятся  на : первичные – с гидроксильной  группой у конечного звена  цепи углеродных атомов, у которого, кроме того, имеются два водородных атома (R-CH2-OH); вторичные, в которых гидроксил присоединен к углеродному атому, соединенному, кроме ОН-группы, с одним водородным атомом [R-СН(ОН)-R1], и третичные, у которых гидроксил соединен с углеродом, не содержащим водородных атомов [(R)С-ОН] (R-радикал: 
СН3,С2Н5 и т.д.)

В зависимости  от характера углеводородного радикала спирты делятся на алифатические, алициклические и ароматические. В отличие от галогенпроизводных, у ароматических  спиртов гидроксильная группа не связана непосредственно с атомом углерода ароматического кольца [3].

По заместительной номенклатуре названия спиртов составляют из названия родоначального углеводорода с прибавлением суффикса –ол. Если в молекуле несколько гидроксильных  групп, то используют умножительную  приставку: ди- (этандиол-1,2), три- (пропантриол-1,2,3) и т. д. Нумерацию главной цепи начинают с того конца, ближе к  которому находится гидроксильная  группа. По радикально-функциональной номенклатуре название производят от названия углеводородного радикала, связанного с гидроксильной группой, с прибавлением слова спирт.

Структурная изомерия спиртов определяется изомерией  углеродного скелета и изомерией  положения гидроксильной группы.

Рассмотрим  изомерию на примере бутиловых спиртов.

В зависимости  от строения углеродного скелета, изомерами  будут два спирта – производные  бутана и изобутана:

43213 2 1СН3 – СН2 – СН2 –СН2 – ОН СН3 – СН – СН2 – ОН

В зависимости  от положения гидроксильной группы при том и другом углеродном скелете  возможны еще два изомерных спирта:

1 2 3 4

1СН3 –  СН – СН2 –СН3 Н3С – С –  СН3ОНОН

Число структурных изомеров в гомологическом ряду спиртов быстро возрастает. Например, на основе бутана существует 4 изомера, пентана – 8, а декана – уже 567 [5].

Глава 1. Этиловый спирт

1.1. Общая  характеристика этилового спирта

Этиловый  спирт (этанол) С2Н5ОН — бесцветней жидкость, легко испаряющаяся. Спирт, содержащий 4—5 % воды, называют ректификатом, а  содержащий только доли процента воды — абсолютным спиртом. Такой спирт  получают химической обработкой в присутствии  водоотнимающих средств 
(например, свежепрокаленного СаО).

Этиловый  спирт — многотоннажный продукт  химической промышленности. Получают его различными способами. Один из них  — спиртовое брожение веществ, содержащих сахаристые вещества, в присутствии  ферментов (например, зимазы — фермента дрожжей): зимаза

C6H12O6 —зимаза> C2H6OH + 2CO2

Такой спирт называют пищевым или винным спиртом.

Этиловый  спирт можно получать из целлюлозы, которую предварительно гидролизуют. Образующуюся при этом глюкозу подвергают в дальнейшем спиртовому брожению. Полученный спирт называют гидролизным.

Как известно, для получения этилового спирта существуют и синтетические способы, такие, как сернокислотная или прямая гидратация этилена:

H2C==CH2 + H2 —кат.> H3C—CH2OH

Себестоимость спирта, полученного таким способом, намного дешевле, чем приготовленного  из пищевых продуктов.

Этиловый  спирт широко используют в различных  областях промышленности и прежде всего  в химической. Из него получают синтетический  каучук, уксусную кислоту, красители, эссенции, фотопленку, порох, пластмассы. Спирт  является хорошим растворителем  и антисептиком. Поэтому он находит  применение в медицине, парфюмерии. В больших количествах этиловый спирт идет для получения спиртоводочных изделий.

Этиловый  спирт — сильный наркотик. Попадая  в организм, он быстро всасывается  в кровь и приводит организм в  возбужденное состояние, при котором  человеку трудно контролировать свое поведение. Употребление спирта часто  является основной причиной тяжелых  дорожно-транспортных аварий, несчастных случаев на производстве и бытовых  преступлений. Спирт вызывает тяжелые  заболевания нервной и сердечно-сосудистой систем, а также желудочно- кишечного  тракта. Спирт опасен в любой концентрации (водка, настойки, вино, пиво и т.д.).

Этиловый  спирт, применяемый для технических  целей, специально загрязняют дурно  пахнущими веществами. Такой спирт  называют денатуратом (для этого  спирт подкрашивают, чтобы отличить его от

чистого спирта).

Химические  свойства спирта.

Как у  всех кислородосодержащих соединений, химические свойства этилового спирта определяются, в первую очередь, функциональными  группами и, в известной степени, строением радикала.

Характерной особенностью гидроксильной группы этилового спирта является подвижность  атома водорода, что объясняется  электронным строением гидроксильной  группы. Отсюда способность этилового  спирта к некоторым реакциям замещения, например, щелочными металлами. С  другой стороны, имеет значение и  характер связи углерода с кислородом. Вследствие большой электроотрицательности кислорода по сравнению с углеродом, связь углерод- кислород также в  некоторой степени поляризована с частичным положительным зарядом  у атома углерода и отрицательным  – у кислорода. Однако, эта поляризация  не приводит к диссоциации на ионы, спирты не являются электролитами, а  представляют собой нейтральные  соединения, не изменяющие окраску  индикаторов, но они имеют определенный электрический момент диполя 
[3,4].

Спирты  являются амфотерными соединениями, то есть могут проявлять как свойства кислот, так и свойства оснований.

1.2. Особенности  технологии этилового спирта

До начала 30-х годов 20 века его получали исключительно  сбраживанием пищ углеводсодержащего сырья , и при обработки зерна

(рожь , ячмень , кукуруза , овёс , просо) . В 30-е  по 50-е годы было разработанно  несколько способов синтеза Э.С.  из химического сырья например : лидрирования ацентальдецида и  д.р. . Оси современных способов  –односейадистная (прямая) гидраитация  . Этилена

(CU2=CU2+H2O –C2H5OH) , осуществляется на фосфорно-кислотном  католизаторе при 280-300 С и 7,2-8,3 Мн/м (72-83 кг/см ). Так 
, в США в 1976 г. было выработано около 800 тыс. тонн этонола , в т.ч. 550 тыс. тонн прямой гидротацией (остальное сбраживание пищевого сырья) . В других странах (СССР , Франция и др.) Э.С. получают также двухстадийной (сернокислотной гидраитацией этилена при : 75-80 С и 2,48 Мн/м/24,8 нес/м ) этилен взаимодействует с концетрированой серной кислотой с образованием смеси моно и диэнтилеульфатов [С2Н5OSO2ОН и (С2Н5О)2SO2] , которые затем гидрилизуясь при 100 С и 0,3-0,4 Мн/м дают Э.С. и Н2SO4 .

В ряде стран Э.С. получают также сбраживанием продуктов гидролиза растительных материалов . Очистку технических  Э.С. проводят различными способами . Пищевой  спирт-сырец , обычно освобождают от примесей (сивушные масла и др.) рекитификацией .

Слинтентичиский Э.С. очищают от этилового эфира , ацетальдегида и др. рекитификаций  в присутствии щёлочи и гидрированием  в паровой фазе на никелевых католизаторах  при 105 С и 0,52 Мн/м (5,2 кгс/см)

Спирт –рекитификат представляет собой асеотропную  смесь Э.С. с

Водой (95,57% спирта t кипения 78,15 С . ) . Для многих целей требуется обезвоженый , Т.Н. абсолютный , Э.С. Последний в промышленности готовят , воду в виде стройной азеотропной  смеси вода-спирит-бензол (специальная  добавка) , а в лабороторных условиях- химическом связыванием воды различными реагентами , окисью кальция , металлическим  кальцием или магнием Э.С. , предназначеный для технических и бытовых  целей , иногда денантурируют .

В природе  спирты встречаются редко, чаще —  в виде производных (сложные эфиры  и др.), из которых они могут  быть получены. Для получения спиртов  важную роль играет органический синтез. Приведем некоторые способы синтеза  спиртов.

1. Гидратация (присоединение воды к алкенам). Реакция проводится в присутствии  катализаторов. При использовании  в качестве катализатора серной  кислоты (сернокислотная гидратация) реакция идет в две стадии:

H2C==CH2 + HO—SO2—OH > H3C—CH2—OSO2—OH

этилсерная кислота

H3C—CH2—OSO2—OH + H2O > H3C—CH2—OH + H2SO4

этиловый  спирт

Если  реакцию гидратации проводить при  высокой температуре (300 - 350 
°С) и давлении в присутствии катализатора (смеси фосфорной к вольфрамовой кислот), то реакция идет в одну стадию. Это—метод прямой гидратации. При получении этилового спирта этот метод вытеснил сернокислотную гидратацию. 
Гидратация алкенов имеет важное промышленное значение. Этот способ позволяет получать спирты из доступного и дешевого сырья — газов крекинга. 
Так, из 1 т этилене можно получить 1,4 т спирта. Впервые в нашей стране этиловый спирт начали получать гидратацией этилена с 1952 г. (г. Сумгаит).

2. Гидролиз  моногалогенопроизводных. Реакцию  проводят, нагревая галогеналкилы  с водой или водным раствором  щелочей: 
C2H6Cl + H2O > C2H6OH + HC

3. Получение  метанола из синтез-газа. Процесс  идет при 220—300 °С и сравнительно  невысоком давлении с использованием  катализатора из оксидов меди  и цинка: кат.

CO + 2H2 > CH3OH

Из синтез-газа можно получать и другие спирты.

4. Восстановление  альдегидов и кетонов. При восстановлении  альдегидов образуются первичные,  а при восстановлении кетонов  — вторичные:

O

// 2H

H3C—C > H3C—CH2OH

H

уксусный  этиловый

альдегид  спирт

2H

H3C—CO—CH3 > H3C—CH—CH3

OH ацетон изопропиловый спирт

5. Спиртовое  брожение (расщепление) моносахаридов  C6H12O6 под влиянием ферментов:

зимаза

C6H12O6 —> C2H6OH + 2CO2

Для получения  этилового спирта издавна пользуются различными сахаристыми веществами, например, виноградным сахаром, или  глюкозой, которая путем "брожения", вызываемого действием ферментов (энзимов), вырабатываемых дрожжевыми грибками, превращается в этиловый спирт.

С6Н12О6 ( 2С2Н5ОН + 2СО2

Глюкоза в свободном виде содержится, например, в виноградном соке, при брожении которого получается виноградное вино с содержанием спирта от 8 до 16%.

Исходным  продуктом для получения спирта может служить полисахарид крахмал, содержащийся, например, в клубнях  картофеля, зернах ржи, пшеницы, кукурузы. Для превращения в сахаристые вещества (глюкозу) крахмал предварительно подвергают гидролизу. Для этого  муку или измельченный картофель  заваривают горячей водой и по охлаждении добавляют солод –  проросшие, а затем подсушенные  и растертые с водой зерна  ячменя. В солоде содержится диастаз (сложная смесь ферментов), действующий  на процесс осахаривания крахмала каталитически. По оканчании осахаривания к полученной жидкости прибавляют дрожжи, под действием  фермента которых образуется спирт. Его отгоняют, а затем очищают  повторной перегонкой.

В настоящее  время осахариванию подвергают также  другой полисахарид – целлюлозу (клетчатку), образующую главную массу  древесины. Для этого целлюлозу  подвергают гидролизу в присутствии  кислот (например, древесные опилки при 150 -170(С обрабатывают 0,1 - 5% серной кислотой под давлением 
0,7 - 1,5 МПа). Полученный таким образом продукт также содержит глюкозу и сбраживается на спирт при помощи дрожжей. Из 5500 т сухих опилок (отходы лесопильного завода средней производительности за год) можно получить 790 т спирта (считая на 100%-ный). Это дает возможность сэкономить около 3000 т зерна или 10000 т картофеля [1].

1.3. Ассортимент  ликеро-водочных изделий и их  характеристика

Напитки, содержащие этиловый спирт, называют алкогольные. К ним относятся спирт, водка, ликеро-водочные изделия, ром, виски, коньяки, виноградные и плодово-ягодные  вина.

Промышленность  вырабатывает спирт-сырец, спирт-ректификат, пить-евой спирт и спирт денатурат (технический).

Спирт для пищевой промышленности и  медецины вырабатывают из зерна, картофеля, патоки (технический - из древесины, соломы, нефтепродуктов). 

Технология:

1. получение  солода;

2. приготовление  и сбраживание сладкого затора;

3. перегонка  зрелой бражки;

4. ректификация  зрелого спирта.

В зависимости  от исходного сырья и степени  очистки спирт-ректификат делят  на люкс, экстра, высшей очистки и 1 сорта.

Питьевой  спирт 95% - это смесь спирта-ректификата  высшей очистки, умягченной воды, профильтрованная и выдержанная.

Спирт-ректификат служит сырьём для производства водок, вин, ликеро- водочных изделий.

Водка - крепкий алкогольный напиток, содержащий 40-56% спирта.

Получают  из спирта-ректификата, умягченной воды, фильтруют через активированный уголь.

Добавляют: сахар-песок, питьевую соду, уксус, лимонную кислоту, мёд, соль.

Столичная 40% - спирт-ректификат высшей очистки + сахар.

Русская 40% - спирт экстра, вода усиленной  очистки.

Городня 40% - спирт-ректификат, сахар-песок, лимонная кислота.

Старый  замок 40% - спирт-ректификат, сахар, хлористый  калий.

Салют 40% - спирт люкс, аскорбиновая кислота.

Белые росы 40% - спирт-ректификат, сахарный сироп, лимонная кис-лота, сода гашеная уксусом.

Панский дом 40% - на кремниевой воде.

Кристалл-100 - на кремниевой воде.

Украинская  горилка 45% - спирт высшей очистки + мёд.

Требования  к качеству: спирт и водка должны быть бесцветные, проз- рачные, без примесей, с характерным вкусом и запахом  без посторонних.

Разливают в стеклянные полимерные бутылки, крепость ± 0,2%.

Хранят 1 год.

Ликеро-водочные изделия. Эти изделия содержат красящие, ароматические и вкусовые вещества, а многие из них и значительное количество сахара.

По используемому  сырью, содержанию спирта и сахара их подразделяют на следующие виды:

Настойки (горькие и бальзамы, горькие пониженной крепостью, сладкие и полусладкие, полусладкие пониженной крепостью), наливки, пунши, аперитивы, напитки  десертные, ликеры (крепкие, десертные, кремы).

Для приготовления  ликеро-водочных изделий используют этиловый спирт- ректификат разной степени  очистки, воду умягченную, свежие и  сушеные плоды и ягоды, техническое  сырьё (ароматные травы, листья, почки, цветы, пряности и др.), сахар, потоку, эфирные масла, эссенции, пищевые  кислоты и красители.

Производство  ликеро-водочных изделий состоит  из следующих процес- сов: получения  полуфабрикатов, купажирования (смешивания), отстаива-ния, фильтрации и разлива. Ликеры выдерживают от 6 месяцев  до 2 лет.

Полуфабрикаты вырабатывают следующие: спиртованные морсы, настои и соки, сиропы и ароматные  спирты.

Спиртованные  морсы и настои получают двукратным настаиванием водно- спиртовой жидкости крепостью 30-50% на свежих или сушеных  плодах, ягодах, травах, кореньях и т.п.

Спиртованные  соки изготавливают из свежих плодово-ягодных  соков и спирта-ректификата высшей очистки (25%).

Ароматные спирты получают перегонкой спиртованных морсов или настоев. Отличаются они  более высокой крепостью, тонкими  вкусом и ароматом. 
Готовят ароматные спирты отдельно для каждого изделия.

Сиропы - соки, консервированные сахаром. Содержание сахара не менее 
67%.

Выпускают более 200 наименований ликеро-водочных изделий.

Горькие настойки приготовляют купажированием спиртованных нас-тоев или ароматных  спиртов, спирта-ректификата, пищевых  красителей и воды.

К горьким  настойкам относятся Бальзам  рижский черный, Горный дубняк, Ерофеич, Зубровка, Зверобой и др.. Особыми  водками называют 
Охотничью, Петровскую, Юбилейную особую, Старку.

Охотничья водка имеет крепость 45%. Вырабатывают её на ароматном спирте, настоянном на одиннадцати видах сырья (гвоздике, имбире, черном и красном перце, кофе и т.д.). Добавляют 20% белого портвейна  и колер. Цвет водки темно-коричневый, вкус и аромат - пряные, округленные (сложные).

Старку  приготовляют из спиртованного настоя листьев яблонь и груш. 
Добавляют коньяк, белый портвейн, ванилин, колер и сахар. Цвет светло- коричневый, вкус слегка жгучий, аромат сложный, преобладает коньячный, спирта - 43%.

Петровскую  водку крепостью 40% готовят на настое ржаных сухарей, добавляют коньяк и  колер. Она имеет цвет светло-коричневый, вкус слегка жгучий, запах ржаных сухарей.

Юбилейная особая водка содержит 40% спирта. В  неё добавляют коньяк, мёд и  колер. Цвет светло-коричневый, вкус слегка жгучий, запах округленный, с оттенком мёда.

Горькие настойки с пониженной крепостью  отличаются более мягким вкусом и  приятным ароматом. К ним относятся  Ароматная, Апельсиновая, Изумрудная, 
Осенняя, Прозрачная, Золотистая, Волжская.

Ликеры  отличаются от других изделий более  вязкой консистенцией. Их выдерживают  в дубовых бочках от 6 месяцев  до 2 лет, при этом вкус и аромат ликеров  становятся более мягкими и нежными. По содержанию спирта и сахара ликеры подразделяют на крепкие, десертные  и кремы.

Крепкие ликеры получают купажированием спиртованных настоев и аро- матных спиртов, приготовленных на техническом сырье (травах, кореньях, пряностях и др.), эфирных масел, спирта-ректификата высшей очистки, сахарного сиропа, пищевых кислот, красителей и воды.

К крепким  ликерам относятся Шартрц, Бенедиктин, Анисовый, Мятный, 
Южный, Апельсиновый и др..

Десертные ликеры наиболее распространены. Они  содержат спирта меньше, чем крепкие  ликеры.

К десертным  ликерам относятся Ванильный, Дружеский, Мондариновый, 
Миндальный, Новогодний и др..

Кофейный  ликер крепостью 30% изготавливают  из настоя и ароматного спирта кофе, миндальной эссенции и ванилина. Цвет тёмно-коричневый, вкус сладкий, с горечью, присушей кофе, аромат кофе.

Глава 2. Экспертиза и хранение спирта и  водочных изделий

2.1. Экспериза  ликеро-водочных изделий.

Качество  ликеро-водочных изделий определяют по органолептическим и физико-химическим показателям. Органолептически оценивают  внешний вид изделия (упаковку, маркировку, объём, прозрачность), цвет, вкус и запах.

Изделия должны быть прозрачными, без мути и  осадка.

У всех изделий, кроме особых водок, допускается  образование мутной капли, исчезающей при взбалтывании. Цвет, вкус и аромат, характерные для каждого вида изделия, без порочащих привкусов  и запахов. Укупорка должна быть плотной, этикетка - чистой и ясной, объём - полный. Наличие мути или осадка проверяют  на светлом экране, правильность объёма - в мерных колбах.

Из физико-химических показателей определяют содержание спирта, сахара, кислот, сухих веществ, альдегидов, сивушных масел и др.. Эти показатели должны соответствовать  установленным нормам.

Разливают их в бутылки обыкновенные и фигурные из цветного и обесцвеченного стекла и графины фарфоровые, фаянсовые  и керамические ёмкостью 0,05 ; 0,1 ; 0,25 ; 0,5л. Укупоривают алюминиевыми завинчивающимися и незавинчивающимися колпачками с  картонной или пластмассовой  прокладкой.

Хранят  их в тёмных, сухих, хорошо проветриваемых помещениях при температуре до +18°C. Горькие настойки, ликеры крепкие  и кремы хранят до 8 месяцев, наливки  и пунши - до 6, полусладкие, сладкие  и пониженной крепостью настойки - до 3, десертные напитки - до 2 месяцев. Указанные сроки хранения являются гарантийными.

Ром - это  крепкий спиртной напиток, получаемый перегонкой бражки из тростникового  сиропа или из продуктов переработки  сахарного тростника и длительное время выдержанный в новых  дубовых бочках.

Ромовый спирт крепостью 50-60% обычно выдерживают  в дубовых бочках 
4-5 лет, после чего его купажируют с умягченной водой, сахарным сиропом, иногда вводят растворы уксусно-этилового или масляно-этилового эфира. После фильтрации разливают в бутылки. Советский ром содержит 45% спирта и до 2% сахара. Это светло-коричневая жидкость с золотистым оттенком, имеющая мягкий, слегка жгучий вкус.

Виски - крепкий алкогольный напиток, полученный из спирта, приготов- ленного из зерновых продуктов с последующей длительной выдержкой его в обугленных внутри дубовых бочках. Для производства этого напитка используют кукурузу, рожь, ячмень в виде солода. Спирт  крепостью 60% выдерживают в бочках от 2 до 8 лет. Перед выпуском выдержанный  спирт купажируют с умягченной водой, сахарным сиропом. Советское виски  содержит 45% спирта, имеет светло-коричневый цвет и слегка жгучий мягкий вкус.

2.2. Маркировка  и хранение ликеро-водочных изделий.

Маркировка  алкогольной продукции

1. Маркировка  производимой (кроме экспортируемой) и импортируемой алкогольной  продукции должна содержать информацию  на государственном и русском  языках о наименовании изделия,  изготовителе-лицензиате и его  местонахождении, обозначение стандарта  на продукцию, вместимости тары, крепости в процентах от объемной  доли этилового спирта, содержания  сахара, номера лицензии производителя.

2. Маркировка  водок и водок особых должна  содержать сведения о сорте  использованного в их приготовлении  спирта.

3. Маркировка  вин должна содержать дату  розлива и наименование организации,  осуществляющей его розлив.

4. Маркировка  марочных вин должна содержать  информацию о сроке выдержки  коллекционных вин - о годе  урожая винограда, из которого  изготовлено вино, шампанское - о  дате розлива.

5. Маркировка  всех видов алкогольной продукции  должна производиться в соответствии  с Законом Республики Казахстан  "О стандартизации".

Хранение  алкогольной продукции