木屑为什么能做酒精?
日常生活中的《木屑和酒精》,好像是“风马牛不相及”,但是,在化学领域的工人手里,将木屑变成酒精,这并不是一件难事。
木屑虽然细小,但它和木材的物质是一样的,都是由“纤维素,半纤维素,木质素”三种有机物合成的。木屑中的“纤维素和半纤维素”经过“水解”就能变成《单糖》,而这些《单糖》中的主要成分是“葡萄糖”经过《微生物发酵》后就能变成酒精。
木屑中的纤维素大分子是由成千上万的《葡萄糖基》“氧桥”相互链接而成的。它比淀粉分子大得多,这些单糖分子彼此“团结”得很紧,不像淀粉中的单糖分子,那样容易“散伙”。那如何将纤维素大分子中的《长链》打断并且将它“碾碎”成单个糖分子,这就是把木屑变成酒精的关键所在了。
于是人们在生产实践中,就找到了这样一把化学“斧头”。首先将木屑放到《水解器》之中,同时加入大约浓度是0.5%的“稀硫酸”,然后调至摄氏180~190度,压力在11~12个大气压下,纤维素的链子就会断开,并和水分子结合成“单糖分子”。在连续生产中“稀硫酸”会不断从《酸水混合器》中进入《水解器》,而含单糖的水解液会从《水解器》底部不断引出,而这种在水解生产的方法称之为:“渗滤法水解”。
原来在生产过程中起着“动力”作用的《硫酸》,以及在水解过程中生成的有机酸,在下一个工序中已经成为了“阻力”,必须设法“去除”。而去除方法是使用一种《碱性物质》——“石灰乳”,这种石灰乳跟水解液混合,在摄氏80度的条件下中进行“中和”。而这种“中和反应”就是在《中和器》进行的,中和到《偏酸性》,pH值在“4.8~5.0”就可以了。
而水解液经过中和后,在通过《冷却器》,将它冷却至摄氏“28度~32度”。这是就要放入一批酵母菌。
一般的酒厂使用(淀粉做原料)的菌种不适合“木材水解液”的发酵,必须专门采用人们经过长期培养,驯化的菌种,例如:“南水1号”菌种。为了能使酵母发育的完善,必须事先在《木屑,石灰乳》里分别加入一定量的《过磷酸钙和硫酸铵》作为“营养物质”。而这些酵母在水解液中,有的吃有的喝,就会分泌出大量的“酶”,这种酶和单糖(可发酵的已糖)一相遇,单糖就会分解,发酵桶的液面上就会冒出大量的《二氧化碳气泡》酒精也就同时生成了。水解液在连续发酵10个小时就能完成了。
发酵生成的酒精,浓度很小,大约在1%左右,按照一般的酒精浓度的度数来说。它的度数仅仅是1度,相当于100毫升的酒精中,酒精只有1毫升,而水有99毫升。因此这种酒精必须再经过《蒸馏》。一般采用的是“三塔蒸馏”,第一塔是《醪塔》,把稀酒精提浓到“20%~25%”。第二塔是《精馏塔》,可提浓到“94%”以上。从酒精浓度来说,经过第二塔就可以了。但是木屑制酒精里有一些轻沸点杂质,特别是《木精(甲醇)》,而这就必须经过第三塔,第三塔是《木精塔》将之分离去除。这三个塔的构造基本相同,都是《泡罩式》只是塔的大小及某些附件不同而已。然经过三塔粗蒸馏与精馏后,就能得到合乎规格的工业酒精了。
使用木屑制酒精,所用木材最以《针叶树,松叶树,杉等》较为理想。一顿木屑大约能生产“150~160公升”酒精,这相当于“365公斤”谷物的酒精产量。因此,利用木屑来做酒精能节约不少粮食,也为酒精生产工艺开辟了新的途径。