Izjava o odgovornosti - molimo pročitati Prosinac 15, 2019, 08:31:33
baza znanja baza kemikalija baza sinteza razno forum

     

znanstvenik

Baza sinteza: Sinteza etanola

Fermentacija alkohola je biološki proces u kojem se šećeri razgrađuju na etanol i ugljikov dioksid. Za fermentaciju su zaslužni kvasci, koji navedenu pretvorbu vrše bez prisustva kisika, tako da se u ovom slučaju radi o anaerobnom procesu. Ovaj proces koristi se od davnina za pripremu alkoholnih pića, a u novije vrijeme ima sve veću važnost i u proizvodnji različitih vrsta goriva koja postepeno zamjenjuju ili barem nadopunjavaju klasična goriva dobivena iz nafte. Proces se može prikazati pomoću dvije glavne jednadžbe:

C12H22O11 + H2O -> 2C6H12O6

i

2C6H12O6 -> 4C2H5OH + 4CO2

Prva prikazuje hidrolizu saharoze, čime se dobiva dvostruka količina glukoze. Dobivena glukoza se dalje razgrađuje na dvostruku količinu etanola.

sinteza etanola

Oprema i tvari potrebne za fermentaciju su lako dostupne. Potrebna je voda, saharoza, veća posuda u kojoj će se vršiti fermentacija i kvasac. U ovom slučaju 5 kilograma saharoze dodano je u 20 litara vode. Umjesto kupovnog kvasca, dodano je malo preko litre fermentirajućeg soka od trešanja koji je već u sebi sadržavao kvasce potrebne za vrenje. Uz navedene vrijednosti, maseni udio saharoze u dobivenoj otopini je bio oko 20%. Ako uzmemo da je gotovo sva saharoza iskorištena i da je veći dio nastalog ugljikovog dioksida napustio otopinu, ispada da bi konačni maseni udio etanola u otopini trebao biti oko 12%, što je blizu vrijednosti pri kojoj kvasci prestaju proizvoditi etanol.

sinteza etanola

Nakon što je otopina pripremljena, posuda je poklopljena te je ostavljena na miru sljedećih mjesec dana. Tijekom tog razdoblja, temperatura se kretala prvenstveno od 20 °C do 25 °C. Svakih nekoliko dana, poklopac je blago podignut kako bi bio provjeren tijek fermentacije. Sve do zadnjih nekoliko dana, iz otopine se oslobađao ugljikov dioksid, koji se mogao i čuti i vidjeti u obliku mjehurića. Prestanak stvaranja ugljikovog dioksida, bio je znak da je fermentacija završila.

sinteza etanola

Nakon završetka fermentacije, otopina je ulivena u kotao za destiliranje rakije. Potom je kotao spojen s hladilom te se nakon toga počelo sa zagrijavanjem. Nakon približno sat vremena počeo je teći destilat.

sinteza etanola

Volumni udio alkohola u prvih 700 mL destilata bio je nešto ispod 70%. Tijekom destilacije, napravljena su dodatna mjeranja udjela etanola, a izmjerene vrijednosti prikazane su u tablici i grafu ispod:

V(destilat), L 0.700 1.050 1.750 2.450 3.150 3.850 4.550 5.250 5.950 6.650 7.350 8.050
φ(etanol), % 70 65 63 57 55 51 45 40 35 26 20 15

sinteza etanola

Destilat se sakupljao do kad volumni udio etanola u destilatu nije pao ispod 15%. Dobiveno je 7.1 L otopine etanola volumnog udjela blizu 44% (odgovara masenom udjelu od približno 38%). Dio frakcije koja je prelazila pri kraju, nije dodan ostatku, zato da se izbjegne daljnje smanjenje udjela etanola u otopini. Rezultat prve destilacije vidi se na slici ispod.

sinteza etanola

Nakon toga uzeto je približno 700 mL otopine etanola dobivenog prvom destilacijom, te je izvršena druga destilacija pomoću laboratorijske aparature za destilaciju (slika ispod), čime je dobiveno 270 mL otopine koja je prelazila pri prosječnoj temperaturi od 80 °C.

sinteza etanola

Gustoća te otopine bila je oko 0.84 g/mL, što zajedno sa vrelištem pokazuje da je maseni udio etanola u takvoj otopini iznosio približno 82%.

sinteza etanola

Rezultat druge destilacije vidi se na slici iznad. Takav etanol može se dalje pročistiti, tj. koncentrirati pomoću nekih drugih metoda, kao što je vezanje vode iz otopine pomoću kalcijevog oksida. Navedena metoda opisana je ovdje.

Kad se oduzme etanol koji je već bio prethodno prisutan u fermentiranom soku od trešanja, iskorištenje fermentacije iznosi približno 94%.

  Acetilen
  Bromovodična kiselina
  Dekstrin
  Etanol
  Kalcijev oksid
  Kalijev klorat (metoda 1)
  Kalijev klorat (metoda 2)
  Kalijev klorat (metoda 3)
  Kalijev nitrat
  Litijev etoksid
  Litijev nitrat
  Natrijev acetat
  Natrijev hipoklorit
  Nitroceluloza
  Octena kiselina
  Željezov(III) oksid