Что такое абсолютный спирт
Как правильно и быстро высчитать абсолютный (чистый) спирт в браге и сырце
Абсолютный спирт (АС) — величина, которая постоянно используется в самогоноварении. Она помогает определить объем отбираемых «голов» и спрогнозировать примерный выход конечного продукта из сырца или браги.
В этой статье я расскажу, как быстро и точно определить количество АС в сырье. Разберу 2 самых простых способа: с помощью формулы и калькулятора.
Важная ремарка: АС является теоретической величиной, так как получить в домашних условиях 100%-й спирт невозможно. На практике это означает, что погрешность в полученных данных будет, но совсем небольшая.
Как высчитать абсолютный спирт по формуле
Прежде всего нужно измерить крепость сырья (браги или сырца) при помощи ареометра или виномера-сахаромера.
Далее — строго по формуле.
АС — количество абсолютного спирта; величина, которую мы ищем;
Например, у нас есть 20 литров браги крепостью 15%. Количество АС в ней — 20 л : 100% * 15% = 3 л.
То же самое и со спиртом-сырцом. Например, имеем 5 литров СС крепостью 35 %. Применяем эту же формулу — 5 л : 100 % * 35% = 1,75 л АС в сырце. Зная количество АС, мы можем вычислить объем «голов», который нужно отобрать во время второй перегонки. В среднем — 10% от АС. В нашем случае это 175 мл.
Как высчитать абсолютный спирт при помощи калькулятора
Если не доверяете своим математическим способностям, воспользуйтесь калькулятором. Вбиваете необходимые параметры — и калькулятор сразу выдает и количество АС, и объем отбираемых голов, и примерный выход продукта.
Вычисляя АС, мы преследуем 2 задачи:
Абсолютный (чистый) спирт – это единица, отображающая выходит дистиллята из спиртового сырья или браги. Как правило, расчеты осуществляют для того, чтобы получить правильный выход «головы». У большинства новичков появляются сложности в процессе расчетом и получения нужной концентрации. Чтобы понять процесс «изнутри», необходимо рассмотреть формулу абсолютного спирта.
Важно понимать, что получение абсолютного спирта возможно только в условия лаборатории. Используется сернокислая медь и оксид кальция. В домашних условиях содержание спирта должно содержать 96% оборотов, а после дистилляции 70-80%.
Также практика показывает, что провести полное отделение спирта от воды практически невозможно. Соответственно, на практике получается концентрация на 15-20% ниже, чем в теории.
Реакции и используемые продукты
Планируя изготовление спирта в домашних условиях, возможно получить невысокую концентрацию. Кроме того, в таком спирте будет содержаться примесь. Для очистки вещества и увеличения процента крепости, потребуется повторная перегонка. Как правило, используется ректификационная колонна, либо универсальная перегоночная установка. Аналогичную установку применяют при необходимости обработать нефть. В результате можно изготовить спирт, крепость которого – до 95,6 %.
Спирт подобной концентрации можно приобрести в аптеке, однако он подойдет не для каждых целей. При его использовании невозможно получить реакцию, которая поможет изготовить абсолютный спирт. Существует несколько методов, однако каждый отличается сложной процедурой. Так, например, можно связать воду в составе спирта с глицерином. Альтернативный вариант – это химическая реакция с использованием металлов. Иногда используются калиевые соли или гипс.
Эффективная реакция предполагает соединение с негашеной известью. Возможно использование хлористого кальция. На практике подобные методики встречаются довольно редко, поскольку в промышленности использование в больших масштабах практически невозможно, хотя варианты довольно эффективные.
Какие существуют нюансы
На сегодняшний день абсолютный спирт используется не только в приготовлении спиртных напитков, но и в биологии. Данное вещество помогает в консервировании различных препаратов. Как правило для этого используется абсолютная формула. Используя обычную перегонку невозможно на 100% очистить продукт до нужного показателя, поскольку формируется кипящая смесь. Она не поддается разделению при использовании классической перегонки и стандартной установки. Температура кипения спирта крепостью 95,6 % составляет 78,15 градуса, а для абсолютного спирта — это 78,37 градуса.
Чтобы получить чистый спирт, в котором практически отсутствует вода, ректификат на протяжении длительного времени настаивается на медном сернокислом порошке, – такой продукт изготавливают, прокаливая медный купорос. За счет соли вода практически полностью испаряется из основного состава смеси, а порошок в спирте не растворяется. Используя прокаленную известь и кипятить ее в спирте на протяжении нескольких часов, можно получить более качественную реакцию и результат.
В качестве завершающего этапа используется отгонка, в процессе которой необходимо исключить реакцию с воздухом, в котором содержится влага.
Какая формула нужна для расчета
Абсолютный спирт рассчитывается по следующей формуле: Sa = V * F / 100. Sa – это абсолютный спирт, V – объем браги (в литрах), F – крепость браги в процентном соотношении.
Так, например, 6 литров сырья, крепость которых составляет 20%, тогда можно рассчитать: 6*20/100= 1,2 литра. Из данного числа также нужно высчитать делаемый процент голов, который отбирается при повторной перегонке.
Присутствие чистого спирта в браге
Чтобы должным образом рассчитать количество абсолютного спирта в браге, необходимо узнать крепость напитка, а также воспользоваться формулой, которая представлена выше. Для правильного определения крепости также можно воспользоваться специальным оборудованием, которое называется виномер. Но большая часть оборудования определяет крепость в диапазоне 0-12% оборотов. Такая крепость преимущественно подходит для вина или пива. Также необходимо учитывать, что может появиться погрешность в диапазоне 2-3% плюс или минус.
Самым точным методом является измерение сахаристости до и после брожения. В результате брага начинает отыгрывать. Это возможно сделать посредством сахариметра, либо рефрактометра. Существует специальная таблица, где присутствуют значения разница до и после брожения.
Если под рукой подобная таблица отсутствует, можно сделать расчеты крепости, исходя из правила 1% дает 0,6% перебродившего спирта. Несмотря на то, что метод не отличается высокой точностью, но его возможно использовать.
Важно обратить внимание: спиртометр можно использовать для растворов, в составе которых присутствует только спирт и вода. Соответственно, определить крепость вина, пива и других спиртных напитков не удастся.
Абсолютный спирт
Этано́л (эти́ловый спирт, метилкарбинол, винный спирт, гидроксид пентагидродикарбония, часто в просторечии просто «спирт» или алкого́ль) — C2H5OH или CH3-CH2-OH, второй представитель гомологического ряда одноатомных спиртов. Согласно ГОСТ 5964–93, этиловый спирт — легковоспламеняющаяся, бесцветная жидкость с характерным запахом. Действующий компонент алкогольных напитков.
Содержание
Получение
Существует 2 основных способа получения этанола — микробиологический (спиртовое брожение) и синтетический (гидратация этилена):
Брожение
Известный с давних времён способ получения этанола — спиртовое брожение органических продуктов, содержащих углеводы (виноград, плоды и т. п.) под действием ферментов дрожжей и бактерий. Аналогично выглядит переработка крахмала, картофеля, риса, кукурузы, источником получения топливного спирта является вырабатываемый из тростника сахар-сырец и проч. Реакция эта довольно сложна, её схему можно выразить уравнением:
В результате брожения получается раствор, содержащий не более 15 % этанола, так как в более концентрированных растворах дрожжи обычно гибнут. Полученный таким образом этанол нуждается в очистке и концентрировании, обычно путем дистилляции.
Промышленное производство спирта из биологического сырья
Современная промышленная технология получения спирта этилового из пищевого сырья включает следующие стадии:
Отходами бродильного производства являются углекислый газ, барда, эфиро-альдегидная фракция, сивушный спирт и сивушные масла.
Спирт, поступающий из брагоректификационной установки (БРУ) не является безводным, содержание этанола в нем до 96,6 %. В зависимости от содержания в нем посторонних примесей, его разделяют на следующие категории:
Производительность современного спиртового завода около 30000—100000 литров безводного спирта в сутки.
Гидролизное производство
В промышленных масштабах этиловый спирт получают из сырья, содержащего целлюлозу (древесина, солома), которую предварительно гидролизуют. Образовавшуюся при этом смесь пентоз и гексоз подвергают спиртовому брожению. В странах Западной Европы и Америки эта технология не получила распространения, но в СССР (ныне в России) существовала развитая промышленность кормовых гидролизных дрожжей и гидролизного этанола.
Гидратация этилена
Эта реакция осложняется образованием диэтилового эфира.
Очистка этанола
Этанол, полученный путём гидратации этилена или брожением, представляет собой водно-спиртовую смесь, содержащую примеси. Для его промышленного, пищевого и фармакопейного применения необходима очистка. Фракционная перегонка позволяет получить этанол с концентрацией около 95.6 % мас.; эта неразделимая перегонкой азеотропная смесь содержит 4.4 % воды (мас.) и имеет температуру кипения 78.15 °C.
Перегонка освобождает этанол как от легколетучих, так и от тяжёлых фракций органических веществ (кубовый остаток).
Абсолютный спирт
Абсолютный спирт — этиловый спирт, практически не содержащий воды. Кипение — при температуре 78,39 °C в то время как спирт-ректификат, содержащий не менее 4,43 % воды, кипит при температуре 78,15 °C. Получают перегонкой водного спирта, содержащего бензол, и другими способами. [1]
Свойства
Внешний вид: в обычных условиях представляет собой бесцветную летучую жидкость с характерным запахом. Следует избегать популярной ошибки: часто смешивают свойства 95.57 % спирта и абсолютизированного. Их свойства почти одинаковы, но величины начинают различаться начиная с 3 — 4-ой значащей цифры.
| Молекулярная масса | 46,069 а. е. м. |
| Температура плавления | −114,15 °C |
| Температура кипения | 78,15 °C |
| Критическая точка | 241 °C (при давлении 6,3 МПа) |
| Растворимость | смешивается с бензолом, водой, глицерином, диэтиловым эфиром, ацетоном, метанолом, уксусной кислотой, хлороформом |
| Показатель преломления | 1,3611 |
| Стандартная энтальпия образования ΔH | −234,8 кДж/моль (г) (при 298 К) |
| Стандартная энтропия образования S | 281,38 Дж/моль·K (г) (при 298 К) |
| Стандартная мольная теплоёмкость Cp | 1,197 Дж/моль·K (г) (при 298 К) |
| Энтальпия плавления ΔHпл | 4,81 кДж/моль |
| Энтальпия кипения ΔHкип | 839,3 кДж/моль |
| Температура, °C | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
| ρ, г/см³ | 0,8062 | 0,7979 | 0,7893 | 0,7810 | 0,7722 | 0,7632 | 0,7541 |
| Массовое содержание C2H5OH, % | 1 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 |
| ρ, г/см³ | 0,99636 | 0,99453 | 0,99103 | 0,98780 | 0,98478 | 0,98187 | 0,97910 | 0,97643 | 0,97387 |
| Массовое содержание C2H5OH, % | 18 | 20 | 22 | 24 | 26 | 28 | 30 | 35 | 40 |
| ρ, г/см³ | 0,97129 | 0,96864 | 0,96592 | 0,96312 | 0,96020 | 0,95710 | 0,95382 | 0,94494 | 0,93518 |
| Массовое содержание C2H5OH, % | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
| nD 20 | 1,3396 | 1,3470 | 1,3535 | 1,3580 | 1,3612 | 1,3633 | 1,3646 | 1,3649 | 1,3642 | 1,3613 |
| Температура, °C | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
| σ, Н/м | 2,405·10 −2 | 2,314·10 −2 | 2,203·10 −2 | 2,148·10 −2 | 2,020·10 −2 | 1,980·10 −2 | 1,843·10 −2 |
| Давление, кПа (мм. рт. ст.) | 0,133(1) | 0,667(5) | 1,333(10) | 2,666(20) | 5,333(40) |
| Tкип, °C | −31,3 | −12,0 | −2,3 | 8,0 | 19,0 |
| Давление, кПа (мм. рт. ст.) | 7,999(60) | 13,333(100) | 26,66(200) | 53,33(400) | 101,32(760) |
| Tкип, °C | 26,0 | 34,9 | 48,4 | 63,5 | 78,4 |
Смесь 96 % спирта и 4 % воды (95.57 % этанола + 4.43 % воды) является азеотропной — т. е. не разделяется при перегонке.
Химические свойства
Взаимодействует со щелочными металлами с образованием этилатов (или в общем случае — алкоголятов) и водорода.
Применение
Топливо
Этанол может использоваться как топливо, в т. ч. для ракетных двигателей, двигателей внутреннего сгорания в чистом виде. Ограничено в силу своей гигроскопичности (отслаивается) используется в смеси с классическими нефтяными жидкими топливами. Применяется для выработки высококачественного топлива и компонента бензинов — Этил-трет-бутилового эфира, более независимого от ископаемой органики, чем МТБЭ.
Химическая промышленность
Медицина
Парфюмерия и косметика
Является универсальным растворителем различных веществ и основным компонентом духов, одеколонов, аэрозолей и т. п. Входит в состав разнообразных средств, включая даже такие как зубные пасты, шампуни, средства для душа, и т. д.
Пищевая промышленность
Наряду с водой, является необходимым компонентом спиртных напитков (водка, виски, джин и др.). Также в небольших количествах содержится в ряде напитков, получаемых брожением, но не причисляемых к алкогольным (кефир, квас, кумыс, безалкогольное пиво и др.). Содержание этанола в свежем кефире ничтожно (0,12 %), но в долго стоявшем, особенно в тёплом месте, может достичь 1 %. В кумысе содержится 1−3 % этанола (в крепком до 4,5 %), в квасе — от 0,6 до 2,2 %.
Растворитель для пищевых ароматизаторов. Применяется как консервант для хлебобулочных изделий, а также в кондитерской промышленности.
Мировое производство этанола
Производство этанола по странам, млн литров. Данные ethanolrfa.org.
| Страна | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 |
|---|---|---|---|---|---|
| США | 13 362 | 16 117 | 19 946 | 24564,71 | 34776 [3] |
| Бразилия | 15 078 | 15 978 | 16 977 | 18972,58 | 24464,9 |
| Евросоюз | — | — | — | 2155,73 | 2773 |
| Китай | 3 643 | 3 795 | 3 845 | 1837,08 | 1897,18 |
| Индия | 1 746 | 1 697 | 1 897 | 199,58 | 249,48 |
| Франция | 827 | 907 | 948 | — | — |
| Германия | 268 | 430 | 764 | — | — |
| Россия | 748 | 748 | 649 | — | — |
| ЮАР | 415 | 389 | 387 | — | — |
| Великобритания | 400 | 351 | 279 | — | — |
| Испания | 298 | 298 | 463 | — | — |
| Таиланд | 279 | 298 | 352 | 299,37 | 339,4 |
| Колумбия | — | — | 279 | 283,12 | 299,37 |
| Весь мир: | 40 710 | 45 927 | 50 989 | 49524,42 [4] | 65527,05 |
Применение этанола в качестве автомобильного топлива
В разных странах действуют следующие государственные программы применения этанола на транспорте:
| Страна | Требования |
|---|---|
| Бразилия | 24%-я смесь этанол/бензин, 2%-е содержание этанола в дизельном топливе |
| США | производит ежегодно 28 млрд литров этанола к 2012 году, 85%-я смесь этанол/бензин (E85) |
| Венесуэла | 10%-я смесь с бензином |
| Евросоюз | 2 % в 2005, 5,75 % биотоплив к 2010 году (этанол + биодизель) |
| Китай | производить ежегодно 3 млн тонн к 2010 году |
| Аргентина | 5%-я смесь к 2010 году |
| Таиланд | В Бангкоке 10%-я смесь, 5%-я смесь по всей стране с 2007 года |
| Колумбия | 10%-я смесь в больших городах к сентябрю 2005 года |
| Манитоба, Канада | 10%-я смесь до конца 2005 года |
| Канада | 5%-я смесь с сентября 2010 года [5] |
| Япония | разрешено 3%-е содержание этанола в бензине |
| Индия | 20 % биотоплив к 2017 году (этанол + биодизель) [6] |
| Австралия | разрешено 10%-е содержание этанола в бензине |
| Новая Зеландия | 5 % биотоплив к 2008 году (этанол + биодизель) |
| Индонезия | 10 % биотоплив к 2010 году (этанол + биодизель) |
| Филиппины | 5%-я смесь с бензином к 2008 году, 10 % смесь к 2010 году |
| Ирландия | 5,75 % биотоплив к 2009 году (этанол + биодизель). 10 % биотоплив к 2020 году |
| Дания | 10 % биотоплив к 2020 году |
| Чили | разрешено 2 % содержание в автомобильном топливе |
В США «Энергетический Билль», подписанный Президентом Бушем в августе 2005 года предусматривает производство к 2012 году ежегодно 30 миллиардов литров этанола из зерна и 3,8 миллиард литров из целлюлозы (стебли кукурузы, рисовая солома, отходы лесной промышленности).
Строительство завода по производству этанола мощностью 40 млн галлонов даёт экономике (на примере США):
В 2006 г. этаноловая индустрия дала экономике США:
В 2006 году в США было переработано в этанол 2,15 миллиарда бушелей кукурузы, что составляет 20,5 % годового производства кукурузы. Этанол стал третьим по величине потребителем кукурузы после животноводства и экспорта. На этанол перерабатывается 15 % урожая сорго США.
В 2006 году этаноловая промышленность произвела 12 млн тонн кормов. 75—80 % зерна было скормлено КРС, 18—20 % свиньям и 3—5 % птицам.
Производство барды этаноловой промышленностью США, метрических тонн в сухом весе.
| 1999 | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2020 прогноз |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2,3 млн. | 2,7 млн. | 3,1 млн | 3,6 млн. | 5,8 млн. | 7,3 млн. | 9,0 млн. | 12 млн. | 20 млн. |
В 2005 году 30 % бензина в США продавалось в смеси с этанолом. В 2006 г. этанол производили 110 заводов в 19 штатах. Производство достигло рекордного уровня в 18,52 млрд литров, что на 25 % больше, чем в 2005 году. С 2000 г. производство этанола выросло более чем на 300 %.
За 2006 год было построено 15 новых заводов. Суммарная мощность новых заводов 3 990 млрд литров. В январе 2007 г. различных стадиях строительства находятся 73 завода, 8 заводов расширяют свои мощности. К 2009 году производство этанола в США вырастет более чем на 23 млрд литров — до 44 млрд.
В 2005 году этанол составил около 20 % в топливном балансе Бразилии.
Этанол хорошо смешивается с водой, в отличие от бензина. Проблема расслаивания смеси бензина и этанола на данный момент не решена.
Автомобильный парк, работающий на этаноле
Смесь этанола с бензином обозначается буквой Е. Цифрой у буквы Е обозначается процентное содержание этанола. Е85 — означает смесь из 85 % этанола и 15 % бензина.
Смеси до 20 % содержания этанола могут применяться на любом автомобиле. Однако некоторые производители автомобилей ограничивают гарантию при использовании смеси с содержанием более 10 % этанола. Смеси, содержащие более 20 % этанола, во многих случаях требуют внесения изменения в систему зажигания автомобиля.
Автопроизводители выпускают автомобили, способные работать и на бензине и на Е85. Такие автомобили называются «Бразилии такие автомобили называют «гибридными». В русском языке названия нет. Большинство современных автомобилей либо изначально поддерживают использование такого топлива, либо опционально, по соответствующему запросу.
В 2005 году в США более 5 млн автомобилей имели 2006 г. в США эксплуатировалось 6 млн автомобилей с Flex-Fuel двигателями. Общий автопарк составляет 230 млн автомобилей.
1200 заправочных станций продают Е85 (май 2007). Всего в США автомобильное топливо продают около 170 000 заправочных станций.
В Бразилии около 29 000 заправочных станций продают этанол.
Экономичность
Себестоимость бразильского этанола (около 0,19 долларов США за литр в 2006 г.) делает его использование экономически выгодным [1].
Экологические аспекты
Биоэтанол как топливо нейтрален в качестве источника парниковых газов. Он обладает нулевым балансом диоксида углерода, поскольку при его производстве путём брожения и последующем сгорании выделяется столько же CO2, сколько до этого было связано из атмосферы использованными для его производства растениями.
В 2006 году применение этанола в США позволило сократить выбросы около 8 млн тонн парниковых газов (в СО2 эквиваленте), что примерно равно годовым выхлопам 1,21 млн автомобилей.
Безопасность и регулирование
Токсикология этанола
В зависимости от дозы, концентрации, пути попадания в организм и длительности воздействия этанол может обладать наркотическим и токсическим действием. Однако этанол является естественным метаболитом человеческого организма, и в определённых дозах используется в медицине как самостоятельное лекарственное средство, а также как растворитель фармацевтических препаратов, экстрактов и настоек.
Хроническое употребление алкогольных напитков может привести к алкоголизму.
Виды и марки этанола
Ректификат (точнее, спирт-ректификат) — это очищенный путем ректификации этиловый спирт, содержит 95,57 %, химическая формула C2H5OH.
Примечания
Этанол · Пропанол · Бутиловый спирт/Изобутанол · Пентанол · Гексанол · Гептанол
Жирные спирты: Октанол (C8) · Нонанол (C9) · Деканол (C10) · Ундеканол (C11) · Додеканол (C12) · Тетрадеканол (C14) · Цетиловый спирт (C16)
Полезное
Смотреть что такое «Абсолютный спирт» в других словарях:
АБСОЛЮТНЫЙ СПИРТ — АБСОЛЮТНЫЙ СПИРТ, химически чистый ЭТАНОЛ (этиловый спирт) Производится из дистиллированного этанола (непрерывно кипящей смеси, содержащей 95,6% этанола), путем добавления металлического натрия или иного влагопоглощающего агента … Научно-технический энциклопедический словарь
Абсолютный спирт — этиловый спирт, практически не содержащий воды. А. с. кипит при 78,39°C в отличие от спирта ректификата, содержащего не менее 4,43% воды, который кипит при температуре 78,15°C. Получают абсолютный спирт перегонкой водного спирта,… … Большая советская энциклопедия
абсолютный спирт — absoliutusis alkoholis statusas T sritis chemija apibrėžtis Bevandenis etanolis. atitikmenys: angl. absolute alcohol rus. абсолютный спирт … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
абсолютный спирт — безводный спирт … Cловарь химических синонимов I
спирт абсолютный — этиловый спирт, практически не содержащий воды (tкип 78,39°C). Получают из спирта ректификата, содержащего 4,5% воды, отгонкой воды с бензолом, а также другими способами. * * * СПИРТ АБСОЛЮТНЫЙ СПИРТ АБСОЛЮТНЫЙ, этиловый спирт, практически не… … Энциклопедический словарь
АБСОЛЮТНЫЙ — (лат., этимол. см. абсолютизм). 1) безусловный, неограниченный, совершенный, безотносительный. 2) в философии: основной. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. АБСОЛЮТНЫЙ безусловный, неограниченный; 1)… … Словарь иностранных слов русского языка
Абсолютный — (лат. absolutus законченный, неограниченный, безусловный, совершенный) абсолютный означает то, что рассматривается само по себе, без отношения к чему либо другому, противопоставляется относительному. Значения В философии: Абсолютная идея… … Википедия
Спирт абсолютный — см. Абсолютный спирт … Большая советская энциклопедия
абсолютный этиловый спирт — Ректификованный этиловый спирт, содержащий не более 0,2 % воды по объему. [ГОСТ Р 52673 2006] Тематики спирт, водка, ликер … Справочник технического переводчика