乙醇的七種制備方法如下。
一、制備方法
1、發(fā)酵法
糖質(zhì)原料(如糖蜜、亞硫酸廢液等)和淀粉原料(如甘薯、玉米、高梁等)發(fā)酵。
發(fā)酵法的原料可以是含淀粉的農(nóng)產(chǎn)品,如谷類、薯類或野生植物果實等;也可用制糖廠的廢糖蜜;或者用含纖維素的木屑、植物莖稈等。這些物質(zhì)經(jīng)一定的預(yù)處理后,經(jīng)水解(用廢蜜糖作原料不經(jīng)這一步)、發(fā)酵,即可制得乙醇。
2、乙烯水化法
乙烯直接水化法,就是在加熱、加壓和有催化劑存在的條件下,是乙烯與水直接反應(yīng),生產(chǎn)乙醇:CH2═CH2 + H─OH→C2H5OH
此法中的原料—乙烯可大量取自石油裂解氣,成本低,產(chǎn)量大,這樣能節(jié)約大量糧食,因此發(fā)展很快。
3、煤化工
工業(yè)制乙醇還主要是通過乙烯氫化制得,而適合中國國情的技術(shù)就是利用煤化工技術(shù),將煤轉(zhuǎn)化為合成氣,直接或者間接的合成乙醇。
4、聯(lián)合生物加工
利用生物能源轉(zhuǎn)化技術(shù)生產(chǎn)乙醇能緩解非再生化石能源日漸枯竭帶來的能源壓力。聯(lián)合生物加工技術(shù),一體化程度高,能有效降低生產(chǎn)成本,未來發(fā)展前景廣闊。
5、合成法
以乙烯為原料生產(chǎn)乙醇。該法生產(chǎn)的乙醇中夾雜著異構(gòu)高碳醇,對人有麻痹作用,不宜作食品、飲料、醫(yī)藥和香料等。
6、分批萃取精餾法
7、分子篩固定床吸附法(簡稱分子篩法)
分子篩是一種無色、無臭、無毒的新材料
二、乙醇
乙醇分子是由乙基和羥基兩部分組成,可以看成是乙烷分子中的一個氫原子被羥基取代的產(chǎn)物,也可以看成是水分子中的一個氫原子被乙基取代的產(chǎn)物。乙醇分子中的碳氧鍵和氫氧鍵比較容易斷裂。
無水乙醇指的是純乙醇,里面不含有水或其他物質(zhì),一般在一些化學(xué)試驗中用到。酒清一般是指含有一部分水,比如一般純酒精指的是95%的酒精(里面有5%的水)醫(yī)用酒精是75%的酒精,只有75%的灑精才有殺菌作用。濃度過高或過低都起不到殺菌作用。
酒精又叫乙醇,是重要的化工原料,可制造多種有機試劑和溶劑,也是制染料、涂料、醫(yī)藥、香料、合成材料、洗滌劑等的原料。
(1)工藝流程:制曲—制酒母—蒸煮糊化—糖化發(fā)酵—蒸餾。 (2)工藝操作要點:①制曲:此工藝流程所用的糖化劑多為固體培養(yǎng)基所培養(yǎng)。
在麩皮中添加5%,10%谷糠或細(xì)稻皮作培養(yǎng)基,培養(yǎng)黑曲霉菌或黃曲霉菌作為糖化劑,稱麩曲法。麩曲法的曲霉菌一般經(jīng)試管培養(yǎng)、培養(yǎng)皿培養(yǎng)、制種曲和制曲等幾個階段逐步擴大培養(yǎng),直至滿足生產(chǎn)需要。
試管培養(yǎng): 常用的黑曲霉菌菌種(如黑曲霉菌輕研2號)由專門研究單位提供。試管培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基有多種,可用小米培養(yǎng)基。
將小米培養(yǎng)基分裝于清洗、滅菌的試管中,每管約10毫升,間隔蒸煮滅菌三次,每次間隔1晝夜,蒸煮1小時。最后一次滅菌后,將試管斜置過夜,用接種針接人少量黑曲霉菌菌種,在30-32攝氏度的溫度下,經(jīng)5-7天即繁殖旺盛。
檢驗合格后即可提供擴大培養(yǎng)用。培養(yǎng)皿培養(yǎng):可在培養(yǎng)皿或三角瓶中進(jìn)行。
培養(yǎng)基可用5%-10%的谷糠或細(xì)稻皮制成,麩皮和谷糠加1—1.2倍的水浸泡2小時,上鍋蒸30-40分鐘后,分別裝入已滅菌的培養(yǎng)皿或三角瓶中,裝料厚度0.2-0.3厘米,繼續(xù)蒸30分鐘,即成培養(yǎng)基。培養(yǎng)基冷至40攝氏度以下時,在無菌室中用接種針接人少量試管培養(yǎng)的黑曲霉,充分?jǐn)噭?,放人恒溫箱中,?0—32攝氏度的溫度下培養(yǎng)約3-5天,菌種即可繁殖旺盛。
檢驗合格后,將培養(yǎng)皿或三角瓶中的水倒出,在35-40攝氏度的溫度下干燥。干燥后,存放于陰涼干燥處,保存?zhèn)溆谩?/p>
制曲種:曲種又叫種曲,是用于制曲的曲霉菌菌種。制曲種應(yīng)在專門的曲種室進(jìn)行。
接種前一天,先將曲盤及工具放人室內(nèi),密封后,燃燒甲醛,進(jìn)行藥物殺菌,約1晝夜后敞開天窗,讓藥物氣體逸出。制曲種的原料可為麩皮、大米、小米和高粱等。
常用的配方為:麩皮70%—80%,谷糠或稻皮10%,含水約60%的鮮酒糟20%-30%。將原料加水拌勻,加水量為料量的75%—85%,放置滋潤1小時,過篩,再上鍋蒸煮45-50分鐘。
蒸好后出鍋,冷卻至37-38攝氏度,按0.1%—0.2%的接種量接人培養(yǎng)皿培養(yǎng)好的菌種,并鏟勻,在32-35攝氏度下堆積4-6小時,中間翻拌一次;然后將料分裝于曲盤中,厚度約1厘米,再將曲盤堆在30攝氏度左右的溫度下存放;此時料溫為28-30攝氏度。5-7小時后,料溫逐漸升至32-34攝氏度,這時應(yīng)倒換曲盤的堆迭形式;以后每隔3-4小時搗碎曲料結(jié)塊三次,并保持料溫不超過35-36攝氏度。
從接種起,經(jīng)48-50小時,孢子已長成,料溫開始下降或不再上升,即可提高室溫,打開曲室天窗,在35-40攝氏度的溫度下干燥5—6小時。干燥后,將曲種存放在陰涼千燥處,保存?zhèn)溆谩?/p>
制曲:曲是可以直接投入生產(chǎn)使用的糖化劑。制曲應(yīng)在專門的曲房中進(jìn)行。
制曲的原料一般摻人5%—10%的谷糠或麩皮,也可再摻人:20%-30%的新鮮酒糟。制作時,將原料加水拌勻,加水量應(yīng)由麩皮及酒糟的含水量來決定,一般可用下式計算: 加水重量=原料重量*(要求含水%-原料含水%)/(1-要求含水%) 要求含水量一般為45%-50%。
將加水拌勻的料過篩,放置1小時,使水分浸透原料,再上鍋蒸煮45-50分鐘,取出過篩,散開冷卻至37-39攝氏度,按0.3%-0.5%的接種量接入曲種,拌勻。接種后的曲料送人曲房;在28-30攝氏度下堆積4—6小時,翻拌一次;再堆放1-2小時,拌勻,分別裝人曲盤,厚度為2-2.5厘米。
再將各盤堆迭成方柱形,裝盤4-5小時后;料溫可升至36-37攝氏度,此時進(jìn)行拉盤。所謂拉盤,是將迭成方柱形的曲盤拉開一定距離,呈晶字形,以利于空氣流通及排放曲霉產(chǎn)生的二氧化碳。
拉盤5-7小時后,料溫迅速上升;可達(dá)41-42攝氏度,此時進(jìn)行扣盤。所謂扣盤是將空曲盤倒扣在裝有曲料的曲盤上,然后相互翻轉(zhuǎn),使曲料由原盤落于空盤中,使原來被壓在下面的曲料生長曲霉。
扣盤后,曲盤仍堆成品字形,根據(jù)料溫的變化情況,適時調(diào)動曲盤位置,以保持各盤中料溫基本一致。制曲過程申;曲室溫度應(yīng)保持在28-33攝氏度。
一般由接種開始,經(jīng)40-45小時,即可出曲。已制好的麩曲應(yīng)立即投入生產(chǎn)使用,不宜長時間存放。
②制酒母:酵母菌的擴大培養(yǎng)一般分試管培養(yǎng)、三角瓶培養(yǎng)、卡氏罐培養(yǎng)和制酒母等階段。試管培養(yǎng):先將大麥用冷水浸泡24小時,中間換三次水,然后攤在竹簾上或竹篩里,在室溫下任其發(fā)芽。
待葉芽長度與大麥粒相等時,碾碎,加1.5-2倍水,在60攝氏度的溫度下糖化1-3小時,再用布袋過濾。調(diào)節(jié)糖度到12-13度,加硫酸調(diào)節(jié)pH為0.2-0.4小將糖液分別裝入試管中,每管約5毫升,蒸煮滅菌約1小時,每晝夜滅菌一次,共進(jìn)行三次。
最后一次滅菌,放置過夜,同時無菌接人少量試管中培養(yǎng)好的酵母菌,在25-26攝氏度的溫度下,培養(yǎng)22-24小時。經(jīng)檢驗合格后,即可提供擴大培養(yǎng)用。
三角瓶培養(yǎng):可在三角瓶和燒瓶中進(jìn)行。所用培養(yǎng)液及培養(yǎng)方法均與試管培養(yǎng)相同,只是擴大培養(yǎng)倍數(shù)為8-10。
卡氏罐培養(yǎng):先將紅薯粉與其2倍的水?dāng)嚢璩蓾{液,再將紅薯粉重量的3倍的水放人鍋中煮沸,此時倒入紅薯粉漿液,攪拌蒸煮40分鐘。出料后,用粗布過濾,即可得糊化醪。
將糊化。
根據(jù)綜合性的了解,應(yīng)該有三種方法。
工業(yè)上大量生產(chǎn)乙醇是用石油裂解氣(petroleum pyrolysis gas)中的乙烯做原料。
一種方法是把乙烯在100℃吸收于濃硫酸中,然后水解。此法優(yōu)點是乙醇產(chǎn)率高,但要用大量硫酸,對設(shè)備有強烈的腐蝕作用,還存在對廢酸的回收利用問題。
另一種方法在烯烴酸催化下加水時,用磷酸做催化劑,在300℃和7MPa壓力下,把水蒸氣通人乙烯中,此法步驟簡單,沒有硫酸腐蝕及廢酸的回收利用問題,但需用高濃度的乙烯,且在高壓下操作,生產(chǎn)設(shè)備要求很高,且一次轉(zhuǎn)化成乙醇的量很少,要反復(fù)循環(huán),消耗能量較大。
上述兩法,成本差別不是很大,由于乙烯可大量地從石油加工得到,受到各國重視。
生產(chǎn)乙醇的第三種方法叫做發(fā)酵法(fermentation method),這是與上述方法完全不同的,是通過微生物進(jìn)行的一種生物化學(xué)方法。飲用的酒就是用這種方法生產(chǎn)的。中國的乙醇發(fā)酵是用干薯、馬鈴薯及其它含淀粉的物質(zhì)做主要原料,這些原料先和黑曲霉作用進(jìn)行糖化,即把淀粉轉(zhuǎn)變成單糖,然后,加入培養(yǎng)的酵母發(fā)酵,把糖變?yōu)榫坪投趸?。二氧化碳是副產(chǎn)品,產(chǎn)率均為95%,可將之降溫,壓縮裝入鋼瓶中,并成為固體,叫做干冰,在常壓下即成為二氧化碳?xì)怏w。在酵母的作用下把糖變?yōu)榫剖且粋€很復(fù)雜的過程,現(xiàn)在對這個過程已經(jīng)有了很清楚的了解,它是許多專一反應(yīng)共同作用的結(jié)果,不過各專一反應(yīng)都是由特殊作用的酶進(jìn)行的,目前,從酵母復(fù)合酶中已分離出12種酶。酶是一種專一而又活性極高的有機催化劑。在制酒的發(fā)酵過程中,還產(chǎn)生少量戊醇的兩個異構(gòu)體及少量丁二酸,這些產(chǎn)物不是來自淀粉,而是由原料中所含蛋白質(zhì)的發(fā)酵產(chǎn)生的。
人類最早制取酒精就是釀酒法。用植物發(fā)酵可以獲得低濃度的酒精,然后用蒸餾法獲得更高濃度的酒精,最后把無法用蒸餾去除的水分用化學(xué)方法去除可以獲得高濃度乃至無水的酒精。
上世紀(jì)隨著石化產(chǎn)業(yè)的發(fā)達(dá),用乙烯催化制取酒精可以獲得很大規(guī)模的產(chǎn)能。發(fā)酵法由于主要用糧食作物生產(chǎn)酒精,這樣出現(xiàn)與人爭食的情況,國家不鼓勵使用生物方法制取酒精。
從理論上說,也可以直接用煤炭和水為原料制造出乙醇,但步驟較多,一般不采用(但甲醇用這個方法制造的很多,因為甲醇是一碳化合物分子結(jié)構(gòu)簡單容易制造)。
現(xiàn)在普遍提倡環(huán)保,而且糧食也不存在短缺問題,同時乙烯隨著石油價格的扶搖直上飛漲,重新使用生物方法制取酒精是一個價格低廉、環(huán)保、資源可循環(huán)利用的好方法。例如用高產(chǎn)的甘蔗進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)酒精。
工業(yè)酒精:即工業(yè)上使用的酒精,也稱變性酒精、工業(yè)火酒。工業(yè)酒精的純度一般為95%和99%。主要有合成和釀造(玉米或木薯)兩種方式生產(chǎn),合成的一般成本低,甲醇含量高,所以價格便宜;釀造的工業(yè)酒精一般乙醇含量大于或等于95%,甲醇含量低于0.01%,價格比較貴。
工業(yè)乙醇含量為95%(化學(xué)式C2H5OH)
相對密度(20℃/4℃):0.793
凝固點:-114℃,
沸點:78.32℃
閃點(開口):16℃
燃點:390-430 ℃
折射率:1.3614
粘度(20℃):1.41mPa·s
表面張力(20 ℃):22.27*10?-3N/m
比熱容(20 ℃):2.42kJ/(kgK)
蒸氣壓(20 ℃):5.732kPa
溶解度參數(shù)δ=12.7。
工業(yè)乙醇為無色透明、易燃易揮發(fā)液體。有酒的氣味和刺激性辛辣味。
溶于水、甲醇、乙醚和氯仿。能溶解許多有機物和若干無機物。具有吸濕性,能與水形成共沸混合物。
與鉻酸、次氯酸鈣、過氧化氫、硝酸、硝酸鉑、過氮酸鹽及氧化劑反應(yīng)劇烈,有發(fā)生爆炸的危險。易揮發(fā),極易燃燒,火焰淡藍(lán)色。蒸氣與空氣形成爆炸性混合物,爆炸極限4.3-19.0%(體積)。
毒性:微毒,有麻醉性,飲入乙醇中毒劑量75-80g。致死劑量為250-500g??諝庵凶罡呷菰S濃度1880mg/立方米。
但是,工業(yè)酒精里往往含有少量甲醇、醛類、有機酸等雜質(zhì),這大大增加了它的毒性。飲用工業(yè)酒精后會引起中毒,甚至死亡。我國明令禁止使用工業(yè)酒精生產(chǎn)各種酒類。
酒精的工業(yè)生產(chǎn)方法 可分為發(fā)酵法和化學(xué)合成法兩大類;
(1)發(fā)酵法 是利用淀粉質(zhì)原料或糖質(zhì)原料,在微生物的作用下生成酒精,根據(jù)原料的不同,又可分為:
A。淀粉質(zhì)原料發(fā)酵生產(chǎn)酒精 這是我國當(dāng)前生產(chǎn)酒精的主要方法,它是利用薯類、谷物及野生植物等含淀粉的原料,在微生物的作用下將淀粉水解為葡萄糖,再進(jìn)一步發(fā)酵生成酒精。
整個生產(chǎn)過程包括原料蒸煮、糖化劑制備、糖化、酒母制備、發(fā)酵及蒸餾等工序。
B。糖蜜原料發(fā)酵生產(chǎn)酒精 直接利用糖蜜中的糖分,經(jīng)過稀釋并添加部分營養(yǎng)鹽,借酒母的作用發(fā)酵生成酒精。
C。亞硫酸鹽紙漿廢液發(fā)酵生產(chǎn)酒精
造紙原料經(jīng)亞硫酸鹽液蒸煮后,廢液中含有六碳糖,這部分糖在酵母作用下可以發(fā)酵生成酒精,主要是工業(yè)酒精。
(2)化學(xué)合成法生產(chǎn)酒精 是利用煉焦炭、裂解石油的廢氣為原料,經(jīng)化學(xué)合成反應(yīng)而制成酒精。
生產(chǎn)方法又可分為間接水合法和直接水合法兩種,目前工業(yè)上普遍采用后者。
A。間接水合法 又稱硫酸水合法,它的生產(chǎn)過程是將乙烯與硫酸經(jīng)加成作用生成硫酸氫乙脂,再進(jìn)行水解,生成乙醇和硫酸。
此法的缺點是對設(shè)備腐蝕嚴(yán)重,酸消耗較多,優(yōu)點是對原料氣體的純度要求不高,設(shè)備簡化,易與上馬。
B。直接水合法 乙烯與水蒸氣在磷酸催化劑存在下,在高壓高溫下可直接發(fā)生加成反應(yīng),生成酒精。
此法要求乙烯純度在98%以上的原料氣,需要采用特出的方法分離裂解其中各種組分,對設(shè)備、材料都提出了較高的要求,但此法步驟簡單,無腐蝕問題。
擴展資料
酒精制造
酒精制造指用玉米、小麥、薯類等淀粉質(zhì)原料或用糖蜜等含糖質(zhì)原料,經(jīng)蒸煮、糖化、發(fā)酵及蒸餾等工藝制成酒精產(chǎn)品的生產(chǎn)活動。
方式分類
包括
—糧食發(fā)酵酒精;
—糖蜜發(fā)酵酒精。
不包括
—合成酒精,列入2614(有機化學(xué)原料制造);—木材水解酒精制造,列入2663(林產(chǎn)化學(xué)產(chǎn)品制造)。
工業(yè)制法
工業(yè)上一般用淀粉發(fā)酵法或乙烯的水化法制取乙醇
1、酒精行業(yè)發(fā)展要與農(nóng)業(yè)特糧的發(fā)展相結(jié)合,堅持以“市場需求為主”的方針,圍繞著提高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益做文章,產(chǎn)品堅持優(yōu)質(zhì)、多品種、低消耗,
走綜合發(fā)展的道路,以高速產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、企業(yè)結(jié)構(gòu)和擴大出口并發(fā)展重點,以高新技術(shù)的開發(fā)利用等發(fā)展方向,人才發(fā)展規(guī)模經(jīng)濟(jì)。管理利用外資,促進(jìn)酒精工業(yè)再上新臺階。
2、以提高經(jīng)濟(jì)效益等目的,加快以規(guī)模經(jīng)濟(jì)大型化等方向的骨干企業(yè)的發(fā)展,將污染治理與新資源開發(fā)利用結(jié)合起來,努力探索治理污染、保護(hù)環(huán)境、提高效益的新途徑,加強節(jié)約能源,糧食、
提高自動化水平的技術(shù)改造,努力降低成本,提高產(chǎn)品質(zhì)量,以增加出口與飼料生產(chǎn)等突破口,大力開發(fā)新苗種、新產(chǎn)品、調(diào)整企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu),走多元化發(fā)展的道路。
3、酒精生產(chǎn)企業(yè)必須加強自身建設(shè),加快科技進(jìn)步,提高職工素質(zhì),提高管理水平,才能提高經(jīng)濟(jì)效益,在競爭中求得生存,努力趕超世界先進(jìn)水平。
參考資料: 百度百科-酒精制造
乙醇的七種制備方法如下。
一、制備方法 1、發(fā)酵法 糖質(zhì)原料(如糖蜜、亞硫酸廢液等)和淀粉原料(如甘薯、玉米、高梁等)發(fā)酵。 發(fā)酵法的原料可以是含淀粉的農(nóng)產(chǎn)品,如谷類、薯類或野生植物果實等;也可用制糖廠的廢糖蜜;或者用含纖維素的木屑、植物莖稈等。
這些物質(zhì)經(jīng)一定的預(yù)處理后,經(jīng)水解(用廢蜜糖作原料不經(jīng)這一步)、發(fā)酵,即可制得乙醇。 2、乙烯水化法 乙烯直接水化法,就是在加熱、加壓和有催化劑存在的條件下,是乙烯與水直接反應(yīng),生產(chǎn)乙醇:CH2═CH2 + H─OH→C2H5OH 此法中的原料—乙烯可大量取自石油裂解氣,成本低,產(chǎn)量大,這樣能節(jié)約大量糧食,因此發(fā)展很快。
3、煤化工 工業(yè)制乙醇還主要是通過乙烯氫化制得,而適合中國國情的技術(shù)就是利用煤化工技術(shù),將煤轉(zhuǎn)化為合成氣,直接或者間接的合成乙醇。 4、聯(lián)合生物加工 利用生物能源轉(zhuǎn)化技術(shù)生產(chǎn)乙醇能緩解非再生化石能源日漸枯竭帶來的能源壓力。
聯(lián)合生物加工技術(shù),一體化程度高,能有效降低生產(chǎn)成本,未來發(fā)展前景廣闊。 5、合成法 以乙烯為原料生產(chǎn)乙醇。
該法生產(chǎn)的乙醇中夾雜著異構(gòu)高碳醇,對人有麻痹作用,不宜作食品、飲料、醫(yī)藥和香料等。 6、分批萃取精餾法 7、分子篩固定床吸附法(簡稱分子篩法) 分子篩是一種無色、無臭、無毒的新材料 二、乙醇 乙醇分子是由乙基和羥基兩部分組成,可以看成是乙烷分子中的一個氫原子被羥基取代的產(chǎn)物,也可以看成是水分子中的一個氫原子被乙基取代的產(chǎn)物。
乙醇分子中的碳氧鍵和氫氧鍵比較容易斷裂。 無水乙醇指的是純乙醇,里面不含有水或其他物質(zhì),一般在一些化學(xué)試驗中用到。
酒清一般是指含有一部分水,比如一般純酒精指的是95%的酒精(里面有5%的水)醫(yī)用酒精是75%的酒精,只有75%的灑精才有殺菌作用。濃度過高或過低都起不到殺菌作用。
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