Co to jest alkohol zbożowy?

Alkohol zbożowy to nazwa, pod którą znany jest alkohol etylowy wytwarzany w wyniku fermentacji cukrów i węglowodanów obecnych w różnych ziarnach, takich jak jęczmień, żyto czy kukurydza . Jest to komercyjna forma alkoholu, która ma różne zastosowania, które mogą być zarówno rekreacyjne, jak i przemysłowe oraz innego rodzaju. Alkohol zbożowy można uzyskać z różnymi zawartościami alkoholu, które mogą wahać się od zaledwie 5 lub 6% do wartości tak wysokich jak 90% lub więcej; jednak często zawartość alkoholu jest niska.

Charakterystyka i właściwości spirytusu zbożowego

• Składa się z alkoholu etylowego lub etanolu, którego wzór cząsteczkowy to C ₂ H ₅ OH. Może również zawierać zmienne ilości wody.
• Jest to bezbarwna ciecz o przenikliwym zapachu alkoholu.
• Jest to łatwopalna ciecz. Gdy ma wysoki stopień czystości może być stosowany jako czyste paliwo.
• Używa się go do przyrządzania wielu mocnych alkoholi, w tym wódki, whisky i sake, a także łagodniejszych, takich jak piwo.

Jak otrzymuje się alkohol zbożowy?

Przemysłowy proces otrzymywania spirytusu zbożowego składa się z kilku etapów, z których głównymi są fermentacja i destylacja fermentu. Poniżej opisano każdy z etapów wymaganych do przekształcenia większości ziaren w alkohol zbożowy.

Etap 1: Wstępne szlifowanie

Pierwszym krokiem jest wzięcie czystych i suchych ziaren i zmielenie ich na drobną mąkę. Ten krok zapewnia, że ​​jak najwięcej skrobi w ziarnach jest dostępne dla serii reakcji biochemicznych, które później przekształcą ją w alkohol.

Etap 2: Upłynnianie

Na tym etapie mąka jest mieszana z wodą i enzymem zwanym amylazą, który rozkłada skrobię poprzez zerwanie wiązań 1-4 glikozydowych w jej strukturze. W ten sposób powstaje zacier lub brzeczka bogata w cukry proste, w tym maltodekstrynę, a także niektóre wolne monosacharydy, takie jak glukoza.

Etap 3: Scukrzanie

Na tym etapie dodaje się drugi enzym, który rozkłada maltodekstrynę, aż zostanie ona przekształcona w fermentowalny monosacharyd. Etapy 2 i 3 łącznie mają na celu przekształcenie wszystkich węglowodanów obecnych w ziarnach w różne formy cukrów trawionych przez drożdże.

Etap 4: Fermentacja

Alkohol etylowy otrzymywany jest w procesie fermentacji etylowej. Jest to proces beztlenowy prowadzony przez różne gatunki drożdży w celu uzyskania energii w postaci ATP.

Proces fermentacji monosacharydów otrzymanych po scukrzeniu (głównie glukozy, C ₆ H ₁₂ O ₆ ) obejmuje szereg reakcji biochemicznych katalizowanych przez enzymy, których efektem netto jest rozbicie każdego cukru na dwie cząsteczki etanolu (CH ₃ CH ₂ OH) i dwutlenek węgla. Ogólna reakcja to:

Etap 5: Destylacja

W procesie fermentacji nie można uzyskać alkoholu etylowego o wysokiej czystości, ponieważ po pewnym stężeniu alkohol hamuje samą fermentację i staje się toksyczny dla drożdży. Dlatego ferment musi być destylowany różnymi technikami w celu oddzielenia wytworzonego etanolu zarówno od pozostałości po reakcji, jak i drożdży użytych do fermentacji.

Powszechne jest, że po pierwszej destylacji przeprowadza się kolejne destylacje w celu uzyskania spirytusu zbożowego o wyższym stopniu czystości, w zależności od potrzeb.

Opcjonalne dodatkowe kroki w zależności od zastosowania

• Odwodnienie: Alkohol zbożowy ma różne zastosowania, z których niektóre nie tolerują obecności wody w mieszance. W takich przypadkach po oddestylowaniu alkoholu należy przeprowadzić proces odwodnienia, który osiąga się na różne sposoby. W niektórych przypadkach odbywa się to za pomocą sit molekularnych, które umożliwiają usuwanie wody, jednocześnie zapobiegając przedostawaniu się cząsteczek etanolu. Inną powszechną techniką jest destylacja azeotropowa.
• Skażanie: W przypadkach, w których spirytus zbożowy nie jest przeznaczony do spożycia przez ludzi, jego denaturację należy przeprowadzić poprzez dodanie różnych dodatków zmieniających jego właściwości. W niektórych przypadkach dodaje się benzoesan denatonium, który jest jedną z najbardziej gorzkich substancji znanych człowiekowi. W innych przypadkach, na przykład gdy alkohol ma być używany jako paliwo, często dodaje się inne paliwa nienadające się do spożycia przez ludzi.

Stopień czystości alkoholu zbożowego

Po fermentacji i pierwszej destylacji alkoholu etylowego otrzymuje się silnie stężony roztwór alkoholu etylowego w wodzie, zwykle zawierający 95 – 96% alkoholu. Ani prosta, ani frakcyjna destylacja (która jest stosowana w przemyśle produkującym alkohol zbożowy) nie jest w stanie oczyścić etanolu powyżej 96%, ponieważ ta mieszanina odpowiada azeotropowi przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym. Jednak różne techniki odwadniania, takie jak te wymienione powyżej, mogą być stosowane do dalszego oczyszczania alkoholu w celu doprowadzenia go do czystości większej niż 99%.

Alkohol zbożowy w napojach alkoholowych

W większości zastosowań alkoholi zbożowych, które dotyczą głównie produkcji napojów alkoholowych, są one przygotowywane ze znacznie niższym stężeniem alkoholu, więc nie ma potrzeby oczyszczania go powyżej 96%. W rzeczywistości podczas przygotowywania piwa, whisky lub wódki postępuje się odwrotnie, mieszając destylat alkoholowy z czystą wodą, aby w ten sposób uzyskać pożądaną zawartość alkoholu.

W przypadku piwa docelowe stężenie alkoholu wynosi od 4% do 10% objętościowych. W przypadku spirytusu lub mocnych napojów alkoholowych ostateczne stężenie wynosi zwykle od 37,5% do 60%. Istnieje jednak niewielka liczba napojów alkoholowych, które wykorzystują praktycznie nierozcieńczony alkohol zbożowy. Królem jest Wódka Spirytus, najsilniejszy napój alkoholowy na świecie o zawartości alkoholu 96% obj.; tuż za nimi plasują się Everclear 190 i Corocoro, dwa likiery o zawartości alkoholu 95 stopni.

Alkohol zbożowy w spirytusie

W dziedzinie zdrowia różne alkohole są często stosowane jako środki antyseptyczne do czyszczenia i dezynfekcji ran lub do czyszczenia powierzchni, a tym samym do zwalczania rozprzestrzeniania się infekcji. Alkohole wykorzystywane są również do przygotowywania żeli antybakteryjnych, które stały się szczególnie popularne wraz z wybuchem pandemii COVID-19. Alkohol izopropylowy jest używany w wielu z tych zastosowań, ale alkohol zbożowy jest również coraz częściej używany.

Zarówno w żelach antybakteryjnych, jak i w przypadku alkoholu antyseptycznego, który możemy kupić w każdej aptece, spirytus zbożowy musi mieć minimalne stężenie 70% objętości. Jednak można również znaleźć prezentacje, w których ma stopień bardzo bliski 100%, który został przygotowany poprzez rozdzielczość azeotropu różnymi sposobami. Możemy je łatwo rozpoznać, ponieważ są one ogólnie identyfikowane jako alkohole absolutne .

Alkohol zbożowy do stosowania jako paliwo

Alkohol zbożowy można uznać za zrównoważone biopaliwo, a wiele pojazdów napędzanych silnikami spalinowymi wykorzystuje go jako źródło energii. Najczęściej używanym do tego celu ziarnem jest kukurydza i we wszystkich przypadkach azeotrop otrzymany po destylacji musi być oddzielony za pomocą sit molekularnych lub destylacji azeotropowej, gdyż woda przeszkadza w spalaniu.

Przykłady spirytusu zbożowego

• Wódka to napój alkoholowy przygotowany z alkoholu pszennego, jęczmiennego lub kukurydzianego; w niektórych przypadkach można go nawet przygotować z ziemniakami.
• Bezwzględny etanol do stosowania antyseptycznego w wielu przypadkach jest przygotowywany przez destylację spirytusu zbożowego. Nie ma określonego ziarna, które jest używane do tego celu.
• Piwo najczęściej warzone jest na alkoholu z pszenicy lub jęczmienia.
• Szkocka whisky Grain jest przygotowywana ze słodowanego i niesłodowanego jęczmienia. Są też takie, które powstają z kukurydzy czy pszenicy, a nawet cała gama blendów, które zawierają spirytus zbożowy z różnych źródeł.
• Sake to napój alkoholowy pochodzenia japońskiego, który jest przygotowywany z alkoholu ryżowego.

Bibliografia

Najmocniejsze napoje alkoholowe na świecie . (nd). Tysiąclecie. https://www.milenio.com/virales/las-bebidas-alcoholicas-mas-fuertes-del-mundo

Zboża i alkohol . (2015, 12 listopada). Magazyn Konesera. https://revistaelconocedor.com/cereales-y-alcohol/

fermentacja alkoholowa . (nd). Chemia.is. https://www.quimica.es/enciclopedia/Fermentaci%C3%B3n_alcoh%C3%B3lica.html

kukurydza. (2007, 17 stycznia). Systemy produkcyjne stosowane do otrzymywania etanolu . http://www.maizar.org.ar/vertext.php?id=246

Méndex, C., Briones, AI, Sandoval, F. i Pérez, A. (2018). Optymalizacja procesu scukrzania produktów skrobiowych do produkcji bioetanolu. Journal of Technologies in Industrial Processes , 2 (3), 27–32. https://www.ecorfan.org/taiwan/research_journals/Tecnologias_en_Procesos_Industriales/vol2num3/Revista_de_Tecnolog%c3%adas_en_Procesos_Industriales_V2_N3_4.pdf

Wina i alkohole luzem. (2018, 5 grudnia). alkohol zbożowy . https://www.vinosyalcoholes.com/producto/alcohol-de-grano/