Etanolul

Etanolul

Etanolul sau alcoolul etilic ,C2H5OH, se mai numeste si spirt. El se poate obtine prin sinteza, dar mai ales prin fermentatia zaharurilor.

Dintre metodele de sinteza, cele mai multe folosesc acetilena ca materie prima. Dupa unele procedee, acetilena, prin hidratare, este transformata in acetaldehida care apoi este supusa unei hidrogenari catalitice ( in prezenta nichelului, la 1400C ) :

CH=CH + H2O CH3—C=O + H2 CH3—CH2OH

H

Procedeul prezinta avantaje din punct de vedere tehnic, dar nu este economic.

Dupa alte procedee, acetilena, prin hidrogenare moderata, este trecuta in etilena. Aceasta este tratata cu acid sulfuric, in prezenta de oxid de cupru, la 750-800C si presiune de 15 atm. Din reactie rezulta intai sulfatul acid de etil, din care, printr-o hidroliza ulterioara, se obtine etanol :

CH2=CH2 + HO—SO3H CH3—CH2—O—SO3H

H | OH CH3—CH2OH + H2SO4

In loc de a trece etilena in sulfat acid de etil, ea poate fi transformata in cloretan, CH3—CH2Cl, prin hidroliza caruia rezulta de asemenea etanol.

Ca materie prima se poate folosi in loc de acetilena, direct acetaldehida, respectiv etilena.

Fermentatia zaharurilor este calea utilizata pentru obtinerea celor mai mari cantitati de alcool. Desi fermentatia alcoolica este cunoscuta din antichitate, cauza fermentatiei si procesele chimice care au loc au fost lamurite mult mai tarziu.

In esenta, transformarea zaharurilor (de exemplu, a glucozei, C6H12O6) in alcool poate fi redata prin reactia ( Gay-Lussac, 1789 ) :

C6H12O6 2 CO2 + 2 C2H5OH

care insumeaza procesul destul de complicat al fermentatiei. L.Pasteur (1857) a legat acest proces de prezenta celulelor vii din drojdia de bere (Saccharomyces cerevisiae). El a observat ca solutia de zahar fermenteaza in prezenta drojdiei de bere, dar poate fi mentinuta neschimbata daca se4 pastreaza sterilizata si izolata de aer. Ulterior, Ed.Buchner (1897) a dovedit ca fermentatia se produce independent de existenta celulelor vii din drojdia de bere. Pentru aceasta, a sfaramat ( prin frecare cu nisip ) drojdia de bere si a presat masa astfel obtinuta; el a observat ca sucul rezultat prin filtrare are aceeasi actiune ca si drojdia de bere proaspata, adica chiar in cantitati foarte mici poate sa produca o fermentatie energica. Prin urmare, fermentatia nu este produsa de celula vie, ci de enzima continuta in aceasta si care poate fi separata. Ulterior s-a stabilit ca aceasta enzima ( zimaza ) nu este unitara, ci un amestec de mai multe enzime ( circa 12 ).

Dar nu numai glucoza poate fi transformata in alcool; industrial, alcoolul se obtine in cea mai mare parte din amidon, substanta cu compozitie mai complicata decat glucoza. Amidonul trebuie trecut mai intai intr-o forma mai simpla, si anume maltoza.

Transformarea amidonului in maltoza este de asemenea o reactie enzimatica. Ea este produsa de diastaza sau amilaza, care se gaseste in malt ( bobul de orz incoltit ). Aceasta transformare este data de reactia :

(C6H10O5)x + x/2 H2O x/2 C12H22O11

amidon Maltoza

Maltoza, la randul ei, este transformata in glucoza sub influenta enzimei maltaza, care se gaseste tot in drojdia de bere :

C12H22O11 + H2O 2 C6H12O6

Maltoza Glucoza

Prepararea industriala a etanolului cuprinde mai multe operatii. Ca materii prime se folosesc cereale sau cartofi, pentru continutul lor de amidon. Cerealele sau cartofii sfaramati sunt amestecati cu apa la temperatura de 60oC si, preferabil, sub presiune de cca 3 atm. Pana cand rezulta o coca. Independent, se pregateste malt, prin incoltirea orzului. Maltul terciuit cu apa este amestecat cu coca de amidon in zaharificator, un dispozitiv prevazut cu agitator si serpentina de racire. Temperatura nu trebuie sa depaseasca 60oC, deoarece altfel amilaza este distrusa. Dupa cca o ora, amestecul din zaharificator se transforma intr-un lichid subtire si cu gust dulce, cea mai mare parte din amidon s-a transformat in maltoza.

Lichidul obtinut este racit la 15-20oC, dupa care i se adauga drojdie de bere. Aceasta se inmulteste si, dupa un timp, incepe o fermentatie energica. Fermentatia alcoolica dureaza 2-3 zile. Vasele in care se produce fermentatia trebuie racite, deoarece prin fermentarea fiecarui kg. de zahar se degaja 133 kcal. Bioxidul de carbon format in acest timp poate fi colectat.