в какой стране в середине века был впервые получен этиловый спирт

«Душа вина»: история появления спирта

Этот продукт тысячелетий имеет весьма неоднозначную репутацию. На его хождение в обществе часто накладывают запреты, да и мало кто из любителей данной продукции вспоминает, что это не только напиток «для души», но и лекарство.

Вряд ли кто-то сегодня сможет сказать, кто и когда получил первый этиловый спирт (он же этанол, он же медицинский спирт, он же С2Н5ОН). Посудите сами: как теперь разобрать, кем был тот «гений», у которого в первый раз забродила запасенная вишня? Кто догадался выпить, а не отправить в уборную скисший сок винограда или яблок?

Ведь самым древним и самым естественным способом получения этилового спирта было и остается брожение органических продуктов, содержащих углеводы. Под действием ферментов, дрожжей и бактерий в теплой среде происходит химическая реакция, в результате которой и выделяется этанол.

Таким образом, можно получить алкоголь с содержанием спирта до 15%. В более «крепких» растворах дрожжевые грибки, которые запускают реакцию, погибают, и брожение прекращается. Древние, разумеется, всех этих тонкостей не знали, однако замечали, что именно забродивший сок «веселит ум и радует тело».

Напиток богов

Этих скромных градусов хватало для того, чтобы человечество, еще не научившееся получать чистый спирт, устраивало пиры Бахуса и праздники Диониса. Вино лилось рекой, раскрепощало разгоряченных римлян и греков, финикийцев и египтян. Поскольку любая жидкость, содержащая углеводы, бродила уже при температуре 12—14°С, познали люди радость соприкосновения с прекрасным задолго до появления глиняной посуды в VIII в. До этого использовали деревянные ведра и кожаные мешки — бурдюки. Так, из подпорченного сахарного тростника получался ром, из винограда — чача, тутовка — из ягод шелковицы, сливовица — из слив.

Вино знали практически все древние цивилизации (только в Библии этот напиток упоминается, по меньшей мере, 521 раз). А, например, изобретение слабоалкогольного напитка сидра приписывают Карлу Великому, который сел на мешок подопревших яблок. И те под напором монаршей особы испустили сок. История умалчивает, кто из придворных и зачем догадался попробовать на вкус лужу, которая образовалась под его королевским величеством. Но в анналах истории именно Карл остался изобретателем яблочного вина. Было это в VIII в. н.э.

Продукт алхимии

Нетрудно догадаться, что дистилляцию, т.е. выделение этанола из забродившего фруктового сока, стали проводить гораздо позже. Но уже во времена Карла Великого многие алхимики «колдовали» над получением «души вина» (лат spiritus vini). Именно от этого слова произошло известное нам сегодня слово «спирт».

На Западе получение дистиллированного этанола приписывается и испанскому алхимику Раймонду Луллию, и его современнику испанскому же врачу Арнольду из Виллановы, которые жили в XIII в. Великая идея, как водится, витала в воздухе. Примерно в это же время, в 30-х гг. XIV в., врач-алхимик из французского Прованса Арно де Вилльгер сумел получить винный спирт из виноградного вина и пытался продавать его в качестве панацеи от всех болезней. Спустя 30 лет итальянские и французские монастыри уже вовсю торговали винным спиртом под названием aquavitae (вода жизни).

Отвергнутая отрава

Знаковым для России стал 1386 г. Именно тогда генуэзские купцы привезли спирт в Москву, чтобы продемонстрировать его чудесное действие великому князю, боярам и аптекарям.

Правившему тогда на Руси Дмитрию Донскому горькая жгучая вода не пришлась по вкусу, как и всей его свите (а попробовала бы она оспорить вкусы князя). Русичи, привыкшие к 15-градусному сбитню, не оценили спирт, а сам князь запретил его своим указом как опасную и вредную отраву.

Только спустя 100 лет, когда указ князя забылся, настойчивые испанцы ввезли в русские владения спирт повторно. Правившему тогда Василию II его представили как чудодейственное средство, во что он с готовностью и поверил. По испанскому рецепту спирт стали гнать в монастырях, но не из винограда, а из зерна. Называли этот напиток поначалу хлебным вином. Простой люд же дал ему свое название «водка».

Однако средневековая несложная перегонка браги всех сортов была далека от технологии получения чистого спирта, которая появилась гораздо позже.

Чистейшее топливо

В 60-е гг. XVII в. английский химик и богослов Роберт Бойль первый раз явил миру обезвоженный этиловый спирт, а также описал некоторые его свойства. Именно он открыл горючие свойства жидкости: ученый предлагал использовать спирт в качестве топлива для горелок. Абсолютированный спирт в лабораторных условиях получил в 1796 г. русский химик Товий Ловиц. Однако известную всем химическую формулу этого спирта открыли только 50 лет спустя.

Свой вклад в дело веков и тысячелетий внес и знаменитый француз Луи Пастер. Именно он описал химическую природу процесса ферментации.

Так стартовала эра промышленного получения этилового спирта и промышленных масштабов его перегонки. Бум охватил весь мир. И это вполне объяснимо. Знаете ли вы другую жидкость, которую можно и внутрь употреблять, и автомобили ею заправлять?

Постепенно у спирта открывали все новые и новые свойства — обеззараживающие, анестезирующие, горючие. Генри Форд выпустил автомобиль, работающий на спирту, и для того времени (1880) они неплохо ездили. До появления керосина и электричества спирт был горючим для горелок, до появления прививок и антибиотиков он же помогал победить эпидемии, до появления общей анестезии — служил наркозом при проведении операций. У многих народов (чего греха таить — в недавнем прошлом и россиян) спирт был неофициальной национальной валютой.

Как делают

Сегодня промышленное получение этанола проходит в четыре стадии:

Источник

История спирта

Теперь уже невозможно установить, кто и когда открыл процесс брожения. Наибольший вклад в развитие виноделия внес знаменитый французский ученый Луи Пастер. Именно он первым открыл биохимическую основу процесса ферментации. Поскольку любая жидкость, содержащая углеводы, начинает бродить при температуре 12—14°С и может превратиться в алкогольный напиток с различным содержанием спирта, человек мог получать такие напитки задолго до появления глиняной посуды (т. е. в VIII тысячелетии до н.э.), использовав более простые и доступные емкости — бурдюки. Крепкие напитки люди научились делать из самого разного сырья: ром — из сахарного тростника, коньяк и чачу из винограда, кальвадос — из яблочного сока, тутовку — из ягод шелковицы, сливовицу — из слив, и т. д.

Получение спирта в чистом виде основано на процессе дистилляции. На основании изучения древних рукописей ученые предполагают, что идея химической дистилляции жидкостей возникла в I тысячелетии до н.э.

Впервые дистилляцию описал выдающийся ученый древности Аристотель (384—320 гг. до н.э.). К технологии этого открытия обращался не менее знаменитый ученый средневековья Ибн-Сина (Авиценна) (980— 1037 гг.).

Совершенствованием техники перегонки занимались многие алхимики того времени. Среди них наиболее известны Зосим де Панополис из Александрии и Жа-бир, алхимик при дворе калифа Гаруна Аль-Рашида (766—809 гг.) в Египте, подробно охарактеризовавшие работу дистилляционного аппарата. Они считали, что путем дистилляции им удалось выделить душу вина, поэтому продукт дистилляции был назван «дух вина» (лат spiritus vini). От этого слова берут начало старинный русский термин «спиритус» и широко распространенный сегодня «спирт».

Процесс получения спирта был открыт в различных регионах земного шара практически одновременно.

В 1334 г. врач-алхимик из Прованса Арно де Вилльгер (г. Монпелье, Франция) впервые получил винный спирт из виноградного вина и пропагандировал его в качестве целительного средства. В 1360 г. ряд французских и итальянских монастырей уже производили винный спирт под названием aquavitae («вода жизни»).

В 1386 г. генуэзские купцы привезли спирт в Москву, чтобы продемонстрировать его достоинства великому князю, боярам, аптекарям.

Источник

Этанол

Этано́л (эти́ловый спирт, метилкарбино́л, ви́нный спирт или алкого́ль, часто в просторечии просто «спирт») — одноатомный спирт с формулой C₂H₅OH (эмпирическая формула C₂H₆O), другой вариант: CH₃-CH₂-OH, второй представитель гомологического ряда одноатомных спиртов, при стандартных условиях летучая, горючая, бесцветная прозрачная жидкость.

Этиловый спирт также используется как топливо, в качестве растворителя и как наполнитель в спиртовых термометрах.

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:

Раствор, получаемый в результате брожения, содержит не более 15 % этанола, так как в более концентрированных растворах дрожжи нежизнеспособны. Полученный таким образом этанол нуждается в очистке и концентрировании, обычно путем дистилляции.

Для получения этанола этим способом наиболее часто используют различные штаммы дрожжей вида Saccharomyces cerevisiae, в качестве питательной среды предварительно обработанные древесные опилки и/или раствор, полученный из них.

Промышленное производство спирта из биологического сырья

Современная промышленная технология получения этилового спирта 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 нём до 95,6 %. В зависимости от содержания в нём посторонних примесей, его разделяют на следующие категории:

Производительность современного спиртового завода около 30 000—100 000 литров 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

В промышленности, наряду с первым способом, используют гидратацию этилена. Гидратацию можно вести по двум схемам:

Эта реакция осложняется образованием диэтилового эфира.

Очистка этанола

Перегонка освобождает этанол как от легколетучих, так и от тяжёлых фракций органических веществ (кубовый остаток).

Абсолютный спирт

Свойства

Физические свойства

Внешний вид: в обычных условиях представляет собой бесцветную летучую жидкость с характерным запахом и жгучим вкусом. Этиловый спирт легче воды. Является хорошим растворителем других органических веществ. Следует избегать популярной ошибки: часто смешивают свойства 95,57 % спирта и абсолютизированного. Их свойства почти одинаковы, но величины начинают различаться, начиная с 3 — 4-й значащей цифры.

Физические свойства этанола [4] :

Молекулярная масса	46,069 а. е. м.
Температура плавления	−114,15 °C
Температура кипения	78,39 °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

Смесь 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.

Вступает в реакцию дегидратации в присутствии серной кислоты (при температуре меньше 120 °C) с образованием диэтилового эфира:

Вступает в реакцию дегидратации в присутствии серной кислоты при температуре больше 120 °C с образованием непредельного углеводорода

Сгорает на воздухе и в кислороде с выделением тепла:

Взаимодействует со щелочными металлами и их гидридами с образованием этилатов:

Вступает в реакцию гидрогалогенирования в присутствии хлорида цинка:

Пожароопасные свойства

Легковоспламеняющаяся бесцветная жидкость; давление насыщенного пара lg p = 7.81158-1918.508/(252.125+t) при температуре от −31 до 78°С; теплота сгорания — 1408 кДж/моль; теплота образования 239,4 кДж/моль; температура вспышки 13°С (в закрытом тигле), 16°С (в открытом тигле); температура воспламенения 18°С; температура самовоспламенения 400°С; концентрационные пределы распространения пламени 3,6 — 17,7 % объема; температурные пределы распространения пламени: нижний 11°С, верхний 41°С; минимальная флегматизирующая концентрация, % объема: CO₂ — 29.5, H₂O — 35.7, N₂ — 46; максимальное давление взрыва 682 кПа; максимальная скорость нарастания давления 15,8 МПа/с; скорость выгорания 0,037 кг/(м 2 •с); максимальная нормальная скорость распро-странения пламени — 0,556 м/с; минимальная энергия зажигания — 0,246 МДж; минимальное взрывоопасное содержание кислорода 11,1% объема.

Применение

Топливо

Этанол может использоваться как топливо, в т. ч. для ракетных двигателей (так, этанол использовался в качестве топлива в первой в мире серийной баллистической ракете — немецкой «Фау-2»), двигателей внутреннего сгорания в чистом виде. Ограниченно 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

Прочее

Применяется для консервирования биологических препаратов.

Мировое производство этанола

Производство этанола по странам, млн литров. Данные ethanolrfa.org.

Страна	2004	2005	2006	2007	2008	2009	2010est
США	13 362	16 117	19 946	24 565	34 776	40 068	45 360 [10]
Бразилия	15 078	15 978	16 977	18 972,58	24 464,9
Евросоюз	—	—	—	2 155,73	2 773
Китай	3 643	3 795	3 845	1 837,08	1 897,18
Индия	1 746	1 697	1 897	199,58	249,48
Франция	827	907	948	—	—
Германия	268	430	764	—	—
Россия	760	860	608	609	536	517	700
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	49 524,42 [11]	65 527,05

Применение этанола в качестве автомобильного топлива

В разных странах действуют следующие государственные программы применения этанола на транспорте:

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 миллиардов 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 3990 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 л.

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 «Flex-Fuel». В 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 гибридные двигатели. В конце 2006 г. в США эксплуатировалось 6 млн автомобилей с такими 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 [2].

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 взято 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

Действие этанола на организм человека

Этанол является естественным метаболитом человеческого организма [39] и вырабатывается в небольших количествах.

Виды и марки этанола

Этимология названий

Для обозначения данного вещества используется несколько наименований. Технически наиболее правильным является термин этанол или этиловый спирт. Однако значительное распространение получили названия алкоголь, винный спирт или просто спирт, хотя спирты, или алкоголи — это более широкий класс веществ.

Этимология термина «этанол»

Этимология названия «алкоголь»

Этимология слова «спирт»

Источник

В какой стране в Средние века был получен этиловый спирт?

Кто изобрел вино не знаю (ноги бы ему выдернуть), а спирт из вина получили в VI—VII веках арабские химики, а первую бутылку с относительно большой долей этилового спирта изготовил персидский алхимик Ар-Рази в 860 году.

Этиловый алкоголь (винный спирт) образуется в процессе брожения сахара под влиянием дрожжевых грибов. При этом одновременно с образованием этилового алкоголя образуется ряд побочных продуктов, в том числе ряд алкоголей-гомологов с большим молекулярным весом и сивушные масла. Побочные продукты брожения обладают ядовитыми свойствами, окисляются в организме медленно, действуют дольше, чем этиловый алкоголь, и вызывают тяжелое похмелье. Свойства этилового алкоголя во многом зависят от технологии его изготовления и степени очистки. При кустарном изготовлении алкогольных напитков (самогон, брага, чача и др. ) в них образуется большое количество сивушных масел, что существенно изменяет течение опьянения (субъективные ощущения и объективные проявления). Вино опьяняет не только количеством содержащегося в нем алкоголя, но и эфирами своего букета, примесями. Альдегиды, содержащиеся в молодом виноградном вине, действуют оглушающим образом.

Всасывание алкоголя в кровь в основном происходит в желудке и тонких кишках. В слизистую оболочку желудка и тонких кишок алкоголь проникает путем диффузии, и большая часть его поступает через стенки кровеносных сосудов желудка и кишечника в неизмененном виде в ток крови. Около 20% алкоголя всасывается в желудке, остальные 80% — преимущественно в верхних отделах тонкого кишечника. Скорость всасывания алкоголя во многом определяется наполнением желудка и кишечника. При приеме алкоголя натощак максимальное содержание его в крови может установиться уже через 30—40 мин, а в ряде случаев и еще раньше. Всасывание алкоголя замедляется, если желудок наполнен пищей; при этом опьянение развивается медленнее.

Впервые спирт из вина получили в VI—VII веках арабские химики, а первую бутылку крепкого алкоголя изготовил персидский алхимик Ар-Рази в 860 году. В Европе этиловый спирт был получен из продуктов брожения в XI—XII веке, в Италии.

В Россию спирт впервые попал в 1386 году, когда генуэзское посольство привезло его с собой под названием «аква вита» и презентовала царскому двору.

Источник