Šećer iz piljevine. Kemijska svojstva drva. Pročišćavanje otopine glukoze

Za razvoj je zaslužna domaća kemijska znanost industrijska proizvodnjašećer iz drva. Iz takvog šećera se proizvodi alkohol i druge tvari.

Stvaranje šećernih tvari u biljci odvija se prema sljedećoj shemi. Od ugljičnog dioksida i vode u zelenom lišću izgrađene su jednostavne šećerne tvari, poput grožđanog šećera - glukoze i voćnog šećera - fruktoze. Povežu li se glukoza i fruktoza, nastaje saharoza – šećer s kojim pijemo čaj. Više složene tvari, nastale u biljkama - škrob, celuloza i drugi - više nemaju slatkoću.

Pretvorbu škroba u šećernu tvar – glukozu – izveo je ruski akademik K. S. Kirchhoff.

Tu je transformaciju izveo 1811. zagrijavanjem škroba s razrijeđenim kiselinama. Proces se naziva hidroliza. K. S. Kirchhoff, koji je odmah uvidio velike praktične mogućnosti u svom otkriću, razvio je tehnološki postupak za proizvodnju melase i kristalne glukoze na temelju nje.

Uskoro su već radile prve tvornice industrije škroba i sirupa. A njegov razvoj je zauzvrat postavio novi zanimljiv zadatak za kemijsku znanost - transformaciju drva u šećerne tvari.


U kemijskim pogonima piljevina se pretvara u alkohol, a alkohol u sintetičku gumu.

Kemičari pretvaraju piljevinu u vrijedne proizvode.

Gotov proizvod proizveden od zelenog lista je škrob, koji se sastoji od velike molekule, svaki od tisuća ostataka glukoze. Biljka ga sprema u svoja rezervna “skladišta” hrane ili ga koristi za širenje i rast ili obnovu svog tijela. Ali što struktura šećera postaje veća i složenija, to manje slatkoće ostaje u njoj. Celuloza je složena molekularna struktura ostataka glukoze. Biljka od njega gradi svoj kostur.

Jednostavni šećeri se otapaju u vodi, ali škrob i celuloza izgrađeni od njih se ne otapaju. To je za biljku vrlo važno jer bi joj se inače od prve kiše otopilo cijelo tijelo i kostur.

Uništiti kostur biljke i transformirati njezino čvrsto, nezaslađeno tijelo hidrolizom u slatke tvari, zadatak je koji stoji pred znanošću u našem vremenu. I naša domaća kemija riješila je ovaj problem. Pretvorbu celuloze u šećernu tvar postigli su 1931. V.I.Sharkov i drugi sovjetski znanstvenici.

Nekada su se čitave planine piljevine nakupljale u pilanama. Bilo je potrebno izmisliti posebne spalionice za njihovo uništavanje.

Otpad kojeg su se prije pokušavali riješiti sada služi kao vrijedna sirovina za industriju hidrolize. Drvo se pretvara ili u prehrambene proizvode za stoku - šećer, bjelančevine i masni kvasac, ili u tehničke sirovine - alkohol, glicerin, furfural i druge, koje su prije koristile krumpir i žitarice.

Jedna tona piljevine normalne vlažnosti zamijeni tonu krumpira ili 300 kilograma žitarica i proizvede 650 kilograma šećera ili 220 litara alkohola.

Mala pilana opremljena s dvije pilane može dati piljevinu za proizvodnju milijun litara alkohola godišnje.

Stotine milijuna tona biljnog otpada – slame, pljeve, ljuske, žitarica – ostaje svake godine u poljoprivredi. Sada su našli primjenu u industrijskoj kemiji. Naši znanstvenici N.A. Sychev, N.A. Chetverikov i akademik A.E. Porai-Koshits razvili su metodu kojom se iz tone suhe slame dobiva do 100 litara alkohola.

Alkohol proizveden u industriji hidrolize služi kao sirovina za proizvodnju vrijednih proizvoda, uključujući sintetičku gumu.

Neprerađena piljevina može se koristiti kao kabasta hrana u hranidbi tovnih goveda. Drvna piljevina crnogoričnih i listopadnih vrsta, koja se koristi kao dodatak stočnoj hrani u količinama do 25%, ne oštećuje probavni trakt teladi i ne djeluje toksično. Iako osiguravaju normalan rad buraga, nisu izvor hranjivih tvari. Polisaharidi drva, posebno četinjača, gotovo se ne probavljaju u buragu preživača. Najveća probavljivost, koja doseže 37%, opažena je samo u drvu jasike. Kod četinjača je 5-7% > kod breze 6-8 a kod topole različiti tipovi- od 4 do 25%

Postoje različiti načini obrade drveta kako bi se poboljšala njegova probavljivost. Mljevenje drva, na primjer mljevenjem piljevine od jasike, donekle poboljšava apsorpciju hranjivih tvari. Kritična veličina čestica takvog krmnog brašna je 2 mm. Manje čestice, zbog ubrzanog prolaska kroz burag, nisu pravilno izložene mikroflori i teže se probavljaju. Eksperimentalno je dokazano da se celuloza dobivena delignifikacijom drva preživači gotovo u potpunosti probavljaju i izjednačavaju s hranom iz zrna ječma. Međutim, hranjenje tehničkom celulozom je relativno skupo i neisplativo. Krmiva povećane hranjive vrijednosti dobivaju se iz drva hidrotermalnim, termokemijskim i mikrobiološkim metodama dubinske obrade. Kao rezultat toga, drvo djelomično prolazi delignifikaciju i hidrolizu. Uklanjanje lignina omogućuje enzimu pristup molekuli celuloze i poboljšava probavljivost. Hidrolizom polisaharida povećava se hranjiva vrijednost hrane.

Sirovine za proizvodnju stočne hrane mogu biti piljevina, bilo koji zdrobljeni drvni otpad, zelena i industrijska drvna sječka. Hidrotermalna obrada sirovina, koje su prethodno navlažene do 70-75%, provodi se u autoklavima. Ovdje, pri povišenom tlaku (0,6-0,9 MPa) i temperaturi od 158-165 ° C, dolazi do reakcije hidrolize polisaharida, zbog čega se za 2-3 sata sadržaj jednostavnih šećera - lako probavljivih ugljikohidrata - u gotov proizvod se povećava na 7-9 %. Dobivena hrana je smeđa masa, dobrog mirisa, meka i mrvičasta. Probavljivost takve hrane od crnogoričnih vrsta je 35%, od listopadnih vrsta 55. Može se skladištiti suho kao sijeno ili podvrgnuti briketiranju i granulaciji. Za hidrotermalnu obradu mogu se koristiti šaržni i kontinuirani autoklavi koji se koriste u raznim industrijama, kao i tehnološka oprema za hidrolizu i industriju celuloze i papira: uređaji za hidrolizu i uređaji za kontinuiranu proizvodnju celuloze.

Termokemijska obrada pažljivo usitnjenog drva provodi se u istom aparatu uz korištenje mineralnih kiselina - sumporne ili klorovodične - kao kemijskih reagensa. Takva se obrada pokazuje učinkovitijom i pridonosi dobivanju proizvoda s većim prinosom lako probavljivih šećera.

U proizvodnji ploča vlaknatica mogu se dobiti krmiva u obliku vlaknaste mase. Nakon što se postigne grublje mljevenje strugotine s razmakom između diskova za mljevenje povećanim na 1 mm, vlaknasta masa se razrijedi vodom i koristi za oblikovanje tepiha, zaobilazeći bazen za dimenzioniranje. Nakon predenja na prednjim prešama, površina tepiha se obilno zalijeva 15-30% otopinom krmnog hidroliziranog šećera. Namočeni tepih se reže na komade i suši u sušilici na valjke. Postoje i druge moguće tehnološke opcije za proizvodnju pulpe od drvnih vlakana za hranu, koja se hrani životinjama u obliku smjese s hranom.

Stočni hidrolizirani šećer dobiva se dubokom kemijskom preradom usitnjenog drva u hidrolizatorima. Proizvod je tamno smeđa, viskozna, dobro tekuća sirupasta tekućina karakterističnog mirisa karamele. Gustoća hidroliznog šećera pri temperaturi od 20 °C iznosi 1150-1220 kg/m3, udio suhe tvari najmanje 30%. Tehnološki proces proizvodnje stočnog šećera uključuje neutralizaciju hidrolizata, bistrenje i isparavanje neutralizatora, uklanjanje troske, pročišćavanje i selekciju gotovog proizvoda. Količina krmnog šećera, ako su zadovoljeni određeni zahtjevi, održava se dugo vremena. Skladišti se i transportira u posebnim cisternama ili bačvama. Fed hidrolizni šećer kao zamjena za lako probavljive ugljikohidrate u krmnom korjenastu hranu ili kao dodatak obrocima stočne hrane. Na temelju proizvoda hidrolize dobivena je ugljikohidratno-proteinska krmna smjesa koja je gusta pasta s mirisom zagorjelog kruha. Suha tvar takve hrane je 40-50%, a količina proteina doseže 20%.

Proizvod biokemijske prerade hidrolitičkih šećera dobivenih iz drva je stočni kvasac. Sadrže do 52% visoko probavljivih bjelančevina i skupinu vitamina B. Prirodna kombinacija bjelančevina i vitamina u kvascima čini ih izuzetno vrijednim krmnim proizvodom za prehranu životinja i ptica. Kvasac se koristi kao proteinski i vitaminski dodatak u obrocima stočne hrane. Tehnologija proizvodnje stočnog kvasca uključuje pripremu hidrolizata i uzgoj kvasca na njemu u posebnoj posudi za uzgoj kvasca - inokulatoru. Kvasac uzgojen u inokulatoru uz intenzivnu aeraciju kontinuirano se selektira, ekstrahira iz kaše flotacijom i podvrgava kondenzaciji u separatorima i isparavanju. Kvasac, osušen do sadržaja vlage od 8-10%, pakira se u papirnate vrećice i šalje potrošaču.

Ugljikohidrati su svoje ime dobili greškom. To se dogodilo sredinom prošlog stoljeća. Tada se vjerovalo da molekula bilo koje šećerne tvari odgovara formuli C m (H 2 O) n. Svi ugljikohidrati poznati u to vrijeme odgovaraju ovom standardu, a formula za glukozu C 6 H 12 O 6 zapisana je kao C 6 (H 2 O) 6.

Ali kasnije su otkriveni šećeri koji su se pokazali kao iznimka od pravila. Dakle, očiti predstavnik ugljikohidrata, ramnoza (daje i Molischovu reakciju) ima formulu C 6 H 12 O 5. I premda je netočnost u nazivu cijele klase spojeva bila očita, izraz "ugljikohidrati" već je postao toliko poznat da ga nisu mijenjali. Međutim, ovih dana mnogi kemičari preferiraju drugačiji naziv - "šećer".

Pokušajmo dobiti šećer iz piljevine hidrolizom, tj. razgradnjom vodom. Ovo je vrlo čest kemijski proces. Piljevina i ostali drveni otpaci sadrže ugljikohidrate i vlakna (celulozu). Iz nje se u postrojenjima za hidrolizu priprema glukoza, koja se zatim može koristiti na različite načine; najčešće se fermentira, pretvarajući ga u alkohol, početni proizvod za mnoge kemijske sinteze. Velika i samostalna grana kemijske industrije naziva se industrija hidrolize.

Prije reprodukcije procesa hidrolize drva, pokušat ćemo razumjeti u čemu je njegova bit, a za to će biti prikladnije započeti ne s piljevinom, već s krastavcima i krhotinama.

Svježi krastavac operite, naribajte i ocijedite. Sok se može filtrirati, ali to nije potrebno.

Pripremite bakrov hidroksid Cu(OH) 2 u epruveti. Da biste to učinili, dodajte 2-3 kapi otopine bakrenog sulfata u 0,5-1 ml otopine natrijevog hidroksida. U dobiveni talog dodajte jednaku količinu soka od krastavca i protresite epruvetu. Talog će se otopiti, stvarajući plavu otopinu. Ova reakcija tipična je za polihidrične alkohole, odnosno za alkohole koji sadrže više hidroksilnih skupina.

Sada zagrijte epruvetu s dobivenom plavom otopinom do vrenja (ili je stavite u kipuću vodu). Prvo će požutjeti, zatim postati narančasto, a nakon hlađenja nastat će crveni talog bakrenog oksida Cu 2 O. Ova reakcija je karakteristična za drugu klasu organski spojevi- za aldehide. To znači da sok od krastavca sadrži tvar koja je aldehid i alkohol u isto vrijeme. Ova tvar je glukoza, koja je po strukturi aldehidni alkohol. Zahvaljujući njemu, krastavac ima slatkasti okus.

Vjerojatno pogađate da se ovaj eksperiment ne mora raditi sa sokom od krastavca. Dobro ide i s drugim slatkim sokovima - od grožđa, mrkve, jabuke, kruške. Za eksperiment. I, naravno, samo tablete glukoze.

Sada drugi preliminarni eksperiment; saharizacija iverja.

Pripremite otopinu sumporne kiseline: dodajte jedan volumen koncentrirane sumporne kiseline u jedan volumen vode (nikako ne ulijevajte vodu u kiselinu!). Stavite komadić u epruvetu s otopinom i zagrijte otopinu do vrenja. Iver će biti pougljen, ali to neće ometati eksperiment.

Nakon zagrijavanja izvadite iver, stavite ga u drugu epruvetu s 1-2 ml vode i prokuhajte. Obje epruvete sada sadrže glukozu. To možete provjeriti dodavanjem dvije ili tri kapi bakrenog sulfata u otopine, a zatim kaustične sode - pojavit će se poznata plava boja. Ako se ova otopina prokuha, kao što smo i očekivali, nastat će crveni talog bakrenog oksida Cu 2 O. Dakle, glukoza je detektirana.

To što nam se iver pošećerilo rezultat je hidrolize celuloze (a njen udio u drvu je oko 50%). Kao i kod hidrolize škroba, sumporna kiselina se u ovom procesu ne troši, već ima ulogu katalizatora.

Konačno, dolazimo do glavnog eksperimenta: dobivanje šećera iz piljevine.

Stavite 2-3 žlice piljevine u porculansku šalicu i navlažite je vodom. Dodati još malo vode i jednaku količinu prethodno pripremljene otopine sumporne kiseline (1:1), tekuću kašu dobro promiješati. Zatvorite poklopac i stavite u pećnicu na plinskom štednjaku (ili u ruskoj pećnici) oko sat vremena, možda malo manje.

Zatim izvadite šalicu, dodajte vodu do vrha i promiješajte. Filtrirajte otopinu i neutralizirajte filtrat dodavanjem usitnjene krede ili vapnene vode dok ne prestane ispuštanje mjehurića ugljičnog dioksida. Završetak neutralizacije također se može procijeniti ispitivanjem tekućine lakmus papirom ili nekim od indikatora domaće izrade. Nema potrebe ispuštati indikator izravno u reakcijsku smjesu. Treba uzeti uzorak, doslovno 2-3 kapi, i staviti ga na staklenu ploču ili u malu epruvetu.

Ulijte sadržaj šalice u bočicu za mlijeko, protresite tekućinu i ostavite stajati nekoliko sati. Kalcijev sulfat, nastao tijekom neutralizacije kiseline, taložit će se na dno, a otopina glukoze ostat će na vrhu. Pažljivo ulijte u čistu šalicu (najbolje pomoću staklenog štapića) i filtrirajte.

Zadnja preostala operacija je isparavanje vode u vodenoj kupelji. Nakon njega na dnu ostaju svijetložuti kristali glukoze. Možete ih kušati, ali to je sve - proizvod nije dovoljno čist.

Dakle, izvršili smo četiri operacije: prokuhavanje piljevine s otopinom sumporne kiseline, neutraliziranje kiseline, filtriranje i isparavanje. Upravo tako se dobiva glukoza u hidrolizama, samo, naravno, ne u porculanskim čašama...

A drugi industrijski proces možemo reproducirati bez većih poteškoća: jedan šećer pretvaramo u dva druga.

Kada se čuva duže vrijeme, domaći džem se često kandira. To se događa jer se šećer kristalizira iz sirupa. S džemom, koji se prodaje u trgovini, takva se katastrofa događa mnogo rjeđe. Činjenica je da se u tvornicama konzervi, osim šećera od repe ili trske, saharoze C 12 H 22 O 11, koriste i druge šećerne tvari, na primjer invertni šećer. Što je šećerna inverzija i čemu ona vodi, saznat ćete iz sljedećeg iskustva.

U epruvetu ili čašu ulijte 10-20 g slabe otopine šećera i dodajte nekoliko kapi razrijeđenog klorovodične kiseline. Nakon toga zagrijavajte otopinu u kipućoj vodenoj kupelji deset do petnaest minuta, a zatim neutralizirajte kiselinu, najbolje magnezijevim karbonatom MgCO 3. Ljekarne prodaju takozvani bijeli magnezij, tvar nešto više složeni sastav; dobra je i ona. U krajnjem slučaju možete uzeti i sodu bikarbonu NaHCO 3, ali tada će u otopini ostati kuhinjska sol koja nekako ne slaže sa šećerom...

Kad mjehurići ugljičnog dioksida prestanu, pustite da se tekućina slegne. Za svaki slučaj provjerite indikatorom je li kiselina potpuno neutralizirana. Ocijedite staloženu tekućinu i kušajte je: bit će vam manje slatka od izvorne otopine (za usporedbu ostavite malo izvorne otopine šećera).

U gotovoj otopini praktički nije ostalo saharoze, ali su se pojavile dvije nove tvari - glukoza i fruktoza. Taj se proces naziva inverzija šećera, a dobivena smjesa invertni šećer.

I evo što je zanimljivo: reakcija se ne može otkriti izvana. A boja, volumen i reakcija okoline ostaju isti. Ne oslobađaju se plinovi niti padaline. Pa ipak reakcija je u tijeku, potrebni su samo optički instrumenti za njegovu detekciju. Šećer - optički djelatne tvari: snop polarizirane svjetlosti prolazeći kroz njihovu otopinu mijenja smjer polarizacije. Kažu da šećeri rotiraju ravninu polarizacije, u jednom ili drugom smjeru i pod vrlo određenim kutom. Dakle, saharoza rotira ravninu polarizacije udesno, a glukoza i fruktoza, produkti njezine hidrolize, rotiraju ulijevo. Odatle riječ "inverzija" (latinski za "okretanje").

No, budući da nemamo na raspolaganju optičke instrumente, pokušat ćemo kemijski provjeriti je li uzeti šećer doista doživio promjene. Izvornoj i dobivenoj otopini šećera dodajte nekoliko kapi otopine metilen plavog (možete uzeti plavu tintu za nalivpera) i malo slabe otopine bilo koje lužine. Zagrijte ispitivane otopine u vodenoj kupelji. U epruveti s običnim šećerom neće doći do promjena, ali će sadržaj epruvete s invertnim šećerom postati gotovo bezbojan.

Invertni šećer je puno manje sklon kristalizaciji od običnog šećera. Ako njegovu otopinu pažljivo isparite u vodenoj kupelji, dobit ćete gusti sirup koji malo podsjeća na med. Nakon hlađenja ne kristalizira.

Inače, tri četvrtine svima omiljenog pčelinjeg meda sastoji se od istih ugljikohidrata kao i invertni šećer - glukoze i fruktoze. Od invertnog šećera pravi se i umjetni med. Naravno, naš sirup se razlikuje od meda, i to značajno - uglavnom po odsustvu mirisa. Ali ako mu dodate malo prirodnog meda, ovaj se nedostatak može djelomično ukloniti.

Ali zašto ne biste kod kuće pripremili više nekristalizirajućeg sirupa za džem? Nažalost, njegovo potpuno pročišćavanje od stranih tvari je teško i nema jamstva da će biti dovršeno. U svakom slučaju ne isplati se riskirati.

Čim je čovjek počeo sam pripremati hranu, on je, iako nesvjesno, postao kemičar. U tavama i mangalima, u bačvama i glinenim posudama, najsloženije kemijski I biokemijski procesi. Inače, danas nisu svi dobili potpuno objašnjenje, što, međutim, ne sprječava ljude da kuhaju, peku, sole i kisele. Međutim, mnogo toga je već dobro proučeno. A neke stvari - naravno, ne one najteže - moguće je reproducirati čak iu kućni laboratorij.

Eksperimenti predstavljeni u ovom odjeljku imaju barem jednu neporecivu prednost: potrebne tvari (točnije proizvodi) mogu se naći u kuhinjskom ormariću ili hladnjaku. Ili ih možete kupiti u trgovini. Trebat će vam male količine tvari, ali ako kupite više određenog proizvoda nego što je potrebno za eksperiment, ostatak neće biti izgubljen.

Najvažnije komponenta hrana - protein , osnova svih živih bića, građevni materijal svakog organizma. Tisuće istraživača diljem svijeta rade s proteinima i proučavaju njihova svojstva. Naravno, u našim eksperimentima nećemo otkriti ništa novo. Ali, kažu, teška je muka početak... Prvo iskustvo - kvalitativna reakcija na protein, tj. takvu reakciju koja će nam omogućiti da pouzdano procijenimo je li protein ispred nas ili ne. Postoji nekoliko takvih reakcija. Onaj koji ćemo dirigirati zove se biuret. Za to su nam potrebna rješenja soda za pranje(ili kaustična soda) I bakreni sulfat.

Pripremite nekoliko otopina za koje se može očekivati ​​da će sadržavati proteine. Neka to bude mesna ili riblja juha (po mogućnosti procijeđena kroz gazu), uvarak od nekog povrća ili gljiva itd.

Otprilike do pola ulijte otopine u epruvete. Zatim dodajte malo otopine lužine - kaustične sode ili sode za pranje (preporučljivo je otopinu sode prokuhati i ohladiti). Na kraju dodajte plavu otopinu bakrenog sulfata. Ako testna juha doista sadrži proteine, boja će odmah postati ljubičasta.

Za takve reakcije se kaže da su karakteristika. Idu samo ako u otopini doista ima proteina. Za kontrolu eksperimentirajte s limunadom ili mineralnom vodom.

To svi znaju kada se zagrijava, protein koagulira i prelazi u netopljivi oblik – sirovo jaje postaje tvrdo kuhano. Taj se fenomen naziva denaturacija proteina. Svaka domaćica zna: da biste pripremili ukusnu juhu, morate staviti nasjeckano meso hladna voda. A kad se hoće skuhati kuhano meso, veliki se komadi potapaju u kipuću vodu. Ima li ikakvih kemijsko značenje? Pokušajmo to shvatiti.

Napunite epruvetu hladnom vodom, stavite malo sirovog mljevenog mesa i zagrijte. Zagrijavanjem se stvaraju sive pahuljice (u velikim količinama). Ovaj koagulirani protein, pjena, koja se skida šupljikavom žlicom da ne pokvari izgled i okus juhe. Daljnjim zagrijavanjem tvari topljive u vodi postupno prelaze iz mesa u otopinu. Te se tvari nazivaju ekstraktivan, jer se ekstrahiraju iz mesa kad se ono ekstrahira kipućom vodom (drugim riječima, kuhanjem juhe). Oni, prije svega, daju bujonu karakterističan okus. A meso, lišeno tih tvari, postaje manje ukusno.

U drugoj epruveti unaprijed prokuhajte vodu i u nju stavite sirovo meso. Čim meso dođe u dodir s vodom, odmah će postati sivo, ali će se stvoriti vrlo malo ljuskica. Bjelančevina koja se nalazila na površini odmah se pod utjecajem visoke temperature sklupčala i začepila brojne pore koje prodiru kroz meso. Ekstrakti, uključujući proteine, više ne mogu ići u otopinu. To znači da ostaju u mesu dajući mu dobar okus i aromu. A brudet, naravno, ispadne nešto lošiji.

Protein je denaturiran(koagulira) ne samo pri zagrijavanju. U epruvetu ulijte malo svježeg mlijeka i dodajte jednu ili dvije kapi ocat ili rješenje limunska kiselina. Mlijeko će se odmah ukiseliti, stvarajući bijele ljuskice. Ovo je koagulacija mliječnih proteina. Usput, ne možete napraviti svježi sir bez takve reakcije, a nije slučajno da je svježi sir toliko zdrav - gotovo sav mliječni protein ide u njega.

Kad mlijeko odstoji na toplom mjestu, i njegove se bjelančevine zgrušavaju, ali iz drugog razloga - rade bakterije mliječne kiseline. Poznato ih je puno, a svi proizvode mliječnu kiselinu, čak i ako ne jedu mlijeko, već, recimo, sok od kupusa. Procijedite malo kiselo mlijeko i u sirutku dodajte nekoliko kapi nekog domaćeg mlijeka. indikator. Boja indikatora će pokazati da je kiselina u otopini. Ova kiselina je mliječni proizvodi, može se naći i u salamuri od kupusa i krastavaca.

Neke proteinske molekule sadrže, osim toga ugljik, vodik, kisik I dušik, također sumpor. To se može provjeriti iskustvom. Stavite malo bjelanjka u epruvetu s otopinom natrijevog hidroksida ili sode za pranje i nakon zagrijavanja epruvete dodajte malo otopine olovni acetat Pb(CH3COO) 2 . 3H 2 O - olovni losion, koji se prodaje u ljekarnama. Ako sadržaj epruvete pocrni, znači sumpor je: nastaje olovni sulfid PbS, crna tvar.

I na kraju, pripremimo pravi proteinsko ljepilo – kazein, koji se i danas koristi, unatoč obilju sintetičkih ljepila. Kazein- ovo je osnova svježeg sira, a ako je tako, onda ćemo napraviti ljepilo od mlijeka, točnije, od njegovih proteinskih tvari.

Procijedite usireno mlijeko od sirutke. Ostatke na filtru nekoliko puta operite vodom kako biste uklonili topljive nečistoće i osušite. Zatim isperite dobivenu masu benzinom i ponovno osušite; ovo je potrebno kako bi se riješili mliječne masti (otapa se u benzinu). Kada masa postane potpuno suha, usitnite je u mužaru i dobit ćete kazein u prahu.

Izrada ljepila od njega je prilično jednostavna - pomiješajte prah sa amonijak i vode u omjeru 1 : 1 : 3. Naravno, poželjet ćete testirati ljepilo. Pokušajte njime zalijepiti neke drvene ili keramičke predmete jer za te materijale kazeinsko ljepilo posebno dobro.

Ugljikohidrati su jedan od “tri stupa” naše prehrane (druga dva su proteini i masti). Glukoza I fruktoza, škrob I celuloza, deseci drugih ugljikohidrata kontinuirano se formiraju i "izgaraju" (oksidiraju) u biljnim i životinjskim stanicama, služeći kao najvažniji energetski materijal tijela.

Unatoč svim različitostima pojedinih predstavnika ugljikohidrata, oni, naravno, imaju zajednička svojstva koja su obvezna za sve. To omogućuje otkrivanje ugljikohidrata čak iu vrlo malim količinama. Istinit i lijep način da ih prepoznate je Molischova kolor reakcija.

Ulijte oko 1 ml vode u epruvetu i ubacite nekoliko zrna šećera u prahu ( saharoza), dio tablete glukoze ili komad filter papira ( vlakno). Sada dodajte 2-3 kapi otopine alkohola rezorcinol ili timol(ove tvari se prodaju u ljekarnama). Nagnite epruvetu i pažljivo ulijte 1-2 ml koncentrirane otopine sumporne kiseline. Oprezno s kiselinom, pazite da vam ne dospije na kožu!

Učvrstite epruvetu u okomitom položaju. Teška kiselina će potonuti na dno, a svijetli, lijepi prsten će se pojaviti na njenoj granici s vodom - crvenom, ružičastom ili ljubičastom.

Ako tvar čiji je sastav nepoznat daje takav prsten u Melischevoj reakciji, možete biti sigurni da ugljikohidrata na licu. Zapamtite samo da je ova reakcija toliko osjetljiva da je može izazvati čak i mrvica prašine ili vlakno na stijenkama epruvete. Stoga je posuđe u kojem se provodi reakcija potrebno vrlo temeljito oprati, a bolje je isprati destiliranom vodom.

Sad kad smo naučili prepoznavati ugljikohidrate, prijeđimo na škrob, jedan od najpoznatijih ugljikohidrata. Prvo, naučimo kako pravilno kuhati škrobna pasta-- koloidna otopina škroba u vodi. U tavu ulijte malo hladne vode i dodajte škrob, otprilike dvije žličice po čaši (uključujući i vodu koju ćete kasnije dodati). Smjesu dobro promiješajte – dobijete takozvano škrobno mlijeko. Uz miješanje dodajte kipuću vodu i, nastavljajući miješati, zagrijavajte na vatri dok otopina ne postane prozirna. Ohladite ga. Ovo je škrobna pasta koja tako dobro lijepi papir; stoga se često koristi npr. za lijepljenje tapeta.

To već znate u prisutnosti slobodnog joda škrob postaje plav. Ovo svojstvo će nam biti korisno; Samo imajte na umu da otopina joda mora biti vrlo slaba. Usput, pomoću takve otopine (a za njezinu pripremu samo razrijedite farmaceutsku otopinu vodom) možete testirati različite prehrambene proizvode na sadržaj škroba. Nakon što smo pripremili epruvetu sa slabom otopinom joda, promatrat ćemo transformacije škroba. Pokušajmo napraviti glukozu od škrobne paste.

Ogromne molekule škroba izložene vodi hidrolizirati, razgrađuju se na manje molekule. Prvo, topljivi škrob, zatim manji "panjevi" - dekstrini, onda disaharid, ali nije svima poznato saharoza, i drugi - maltoza, ili sladni šećer. Konačno, razgradnja maltoze proizvodi glukoza, grožđani šećer. Gotov proizvod hidrolize često sadrži sve prijelazne tvari; u ovom obliku je poznat kao melasa.

U pola čaše škrobne paste dodajte 1-2 žličice razrijeđenog, otprilike 10% sumporne kiseline. Ne zaboravi: Prilikom razrjeđivanja sumporne kiseline kiselinu obavezno sipati u vodu, a ne obrnuto!

Zakuhajte smjesu paste i kiseline u loncu, postupno dodavajući vodu kako isparava. S vremena na vrijeme uzmite žličicom tekuće uzorke i, nakon što se malo ohlade, nakapajte na njih razrijeđenu otopinu joda. Škrob, kao što se sjećate, daje plavo bojanje, ali dekstrini su crveno-smeđi. Što se tiče maltoze i glukoze, one uopće ne ostavljaju mrlje. Kako hidroliza napreduje, boja uzoraka će se mijenjati, a kada jodna boja nestane, zagrijavanje se može zaustaviti. Međutim, za potpuniju razgradnju maltoze, ima smisla smjesu kuhati još nekoliko minuta.

Nakon što provrije, tekućinu treba malo ohladiti i uz miješanje joj postupno dodavati oko 10 g praha. kreda potpuno neutralizirati sumporne kiseline. Smjesa će se pjeniti, jer tijekom reakcije kiseline s kredom, ugljični dioksid. Čim prestane pjeniti, dobivenu žućkastu tekućinu stavite na laganu vatru da ispari oko dvije trećine, zatim je još vruću procijedite kroz nekoliko slojeva gaze, pa ponovno isparite tekućinu, ali sada opreznije, ne preko otvorena vatra, ali u vodenoj kupelji (smjesa lako gori). Dobit ćete gusto, slatko sirup, koji se temelji na glukoza. Na sličan način, melasa se proizvodi u velikim količinama u tvornicama škroba.

Glukoza osoba ga treba; jedan je od glavnih dobavljača energije. Ali kruh, krumpir i tjestenina sadrže pretežno škrob, a on se u tijelu pod djelovanjem enzima pretvara u glukozu.

Prema našem iskustvu sumporne kiseline nije potrošen tijekom reakcije. Igrao je ulogu katalizatora, odnosno tvari koja naglo ubrzava tijek reakcije. Katalitički učinak prirodnih enzima puno je jači i ciljaniji. Postoji mnogo enzima, a svaki od njih ima svoje uže područje rada. Na primjer, nalazi se u slini enzim amilaza mogu pretvoriti polisaharide škrob u disaharid maltozu. Promotrimo eksperimentalno djelovanje ovog enzima.

Piljevina je vrijedna sirovina za proizvodnju raznih alkohola, koji se mogu koristiti kao gorivo.

Mogu se koristiti sljedeća biogoriva:

  • benzinski motori za automobile i motocikle;
  • električni generatori;
  • kućanska benzinska oprema.

Glavni problem Problem koji se mora riješiti kod proizvodnje biogoriva iz piljevine je hidroliza, odnosno pretvaranje celuloze u glukozu.

Celuloza i glukoza imaju istu osnovu - ugljikovodike. Ali da bi se jedna tvar transformirala u drugu, potrebni su različiti fizikalni i kemijski procesi.

Glavne tehnologije za pretvaranje piljevine u glukozu mogu se podijeliti u dvije vrste:

  • industrijski, zahtijeva složenu opremu i skupe sastojke;
  • domaća izrada, koji ne zahtijevaju nikakvu složenu opremu.

Bez obzira na metodu hidrolize, piljevina mora biti usitnjena što je više moguće. Za to se koriste različite drobilice.

Kako manje veličine piljevina, učinkovitije doći će do razgradnje drva na šećer i druge komponente.

Detaljnije informacije o opremi za mljevenje piljevine možete pronaći ovdje:. Piljevina ne zahtijeva nikakvu drugu pripremu.

Industrijska metoda

Zatim se piljevina sipa u okomiti spremnik uliti otopinu sumporne kiseline(40%) u težinskom omjeru 1:1 i dobro zatvoreno zagrijano na temperaturu od 200-250 stupnjeva.

Piljevina se drži u ovom stanju 60-80 minuta, stalno miješajući.

Za to vrijeme se odvija proces hidrolize i celuloza se, upijajući vodu, razgrađuje na glukozu i druge komponente.

Tvar dobivena kao rezultat ove operacije filtar, dobivanje smjese otopine glukoze i sumporne kiseline.

Pročišćena tekućina se izlije u zasebnu posudu i pomiješa s otopinom krede, koja neutralizira kiselinu.

Zatim se sve filtrira i dobijemo:

  • otrovni otpad;
  • otopina glukoze.

Mana ova metoda u:

  • visoki zahtjevi za materijal od kojeg je oprema izrađena;
  • visoki troškovi regeneracije kiseline,

stoga nije bio široko korišten.

Postoji i jeftinija metoda, u kojem se koristi otopina sumporne kiseline jačine 0,5–1%.

Međutim, za učinkovitu hidrolizu potrebno je:

  • visoki tlak (10-15 atmosfera);
  • zagrijavanje na 160-190 stupnjeva.

Proces traje 70-90 minuta.

Oprema za takav proces može biti izrađena od jeftinijih materijala, jer je takva razrijeđena kisela otopina manje agresivna od one koja se koristi u gore opisanoj metodi.

A tlak od 15 atmosfera nije opasančak i za konvencionalnu kemijsku opremu, jer se mnogi procesi također odvijaju pod visokim tlakom.

Za obje metode koristiti čelične, hermetički zatvorene posude zapremine do 70 m³, iznutra obložen kiselootpornom opekom ili crijepom.

Ova obloga štiti metal od kontakta s kiselinom.

Sadržaj spremnika se zagrijava dovođenjem vruće pare u njih.

Na vrhu je ugrađen odvodni ventil koji je podešen na potrebni tlak. Zbog toga višak pare izlazi u atmosferu. Ostatak pare stvara potreban pritisak.

Obje metode uključuju isti kemijski proces. Pod utjecajem sumporne kiseline celuloza (C6H10O5)n upija vodu H2O i pretvara se u glukozu nC6H12O6, odnosno mješavinu raznih šećera.

Nakon pročišćavanja, ova se glukoza koristi ne samo za proizvodnju biogoriva, već i za proizvodnju:

  • pitke i tehničke alkohol;
  • Sahara;
  • metanol.

Obje metode omogućuju obradu drva bilo koje vrste, stoga jesu univerzalni.

Kao nusprodukt prerade piljevine u alkohol dobiva se lignin - tvar za lijepljenje:

  • kuglice;
  • briketi

Stoga se lignin može prodavati poduzećima i poduzetnicima koji proizvode pelete i brikete od drvnog otpada.

Još nusprodukt hidrolize je furfural. Ovo je uljasta tekućina, učinkovit antiseptik za obradu drva.

Furfural se također koristi za:

  • pročišćavanje ulja;
  • pročišćavanje biljnog ulja;
  • proizvodnja plastike;
  • stvaranje antifungalnih lijekova.

Tijekom obrade piljevine kiselinom oslobađaju se otrovni plinovi, Zato:

  • sva oprema mora biti instalirana u ventiliranoj radionici;
  • radnici moraju nositi zaštitne naočale i respiratore.

Prinos glukoze po težini je 40–60% težine piljevine, ali uzimajući u obzir veliku količinu vode i nečistoća težina proizvoda je nekoliko puta veća od izvorne težine sirovina.

Višak vode će se ukloniti tijekom procesa destilacije.

Osim lignina, nusproizvodi oba procesa su:

  • alabaster;
  • terpentin,

koji se može prodati za neki profit.

Pročišćavanje otopine glukoze

Čišćenje se provodi u nekoliko faza:

  1. Mehanički čišćenje Pomoću separatora uklanja lignin iz otopine.
  2. Liječenje kreda mlijeko neutralizira kiselinu.
  3. Zagovaranje razdvaja proizvod u tekuću otopinu glukoze i karbonata, koji se zatim koriste za dobivanje alabastera.

Ovdje je opis tehnološkog ciklusa obrade drva u postrojenju za hidrolizu u gradu Tavda (Sverdlovska oblast).

Kućna metoda

Ova metoda je lakša ali u prosjeku traje 2 godine. Piljevina se izlije u veliku hrpu i obilno zalije, nakon čega:

  • pokriti nečim;
  • ostavljen da trune.

Temperatura unutar hrpe raste i počinje proces hidrolize, uslijed čega celuloza se pretvara u glukozu, koji se može koristiti za fermentaciju.

Nedostatak ove metodeČinjenica je da se pri niskim temperaturama aktivnost procesa hidrolize smanjuje, a pri negativnim temperaturama potpuno prestaje.

Stoga je ova metoda učinkovita samo u toplim krajevima.

Osim, postoji velika vjerojatnost degeneracije procesa hidrolize u truljenje, zbog čega to neće biti glukoza, već mulj, a sva će se celuloza pretvoriti u:

Ponekad se u kućama grade instalacije slične industrijskim . Izrađene su od nehrđajućeg čelika koji bez posljedica podnosi djelovanje slabe otopine sumporne kiseline.

Zagrijte sadržaj takvi uređaji koriste:

  • otvorena vatra (lomača);
  • spirala od nehrđajućeg čelika kroz koju cirkulira vrući zrak ili para.

Pumpanjem pare ili zraka u spremnik i praćenjem očitanja manometra podešava se tlak u spremniku. Proces hidrolize počinje pri tlaku od 5 atmosfera, ali teče najučinkovitije pri tlaku od 7-10 atmosfera.

Zatim, baš kao u industrijskoj proizvodnji:

  • očistiti otopinu od lignina;
  • obrađen otopinom krede.

Nakon toga se otopina glukoze taloži i fermentira uz dodatak kvasca.

Fermentacija i destilacija

Za fermentaciju u otopinu glukoze dodati obični kvasac koji aktiviraju proces fermentacije.

Ova se tehnologija koristi iu poduzećima i pri proizvodnji alkohola iz piljevine kod kuće.

Vrijeme fermentacije 5-15 dana, ovisno o:

  • temperatura zraka;
  • vrste drva.

Procesom fermentacije upravlja količina nastalih mjehurića ugljičnog dioksida.

Tijekom fermentacije događa se sljedeći kemijski proces - glukoza nC6H12O6 se razgrađuje na:

  • ugljikov dioksid (2CO2);
  • alkohol (2C2H5OH).

Nakon završene fermentacije materijal se destilira– zagrijavanje na temperaturu od 70–80 stupnjeva i hlađenje ispušne pare.

Na ovoj temperaturi ispariti iz otopine:

  • alkoholi;
  • eteri,

a voda i nečistoće topljive u vodi ostaju.

  • hlađenje parom;
  • kondenzacija alkohola

koristite zavojnicu uronjen u hladnu vodu ili ohlađen hladnim zrakom.

Za povećanje snage Gotov proizvod se destilira još 2-4 puta, postupno snižavajući temperaturu na 50-55 stupnjeva.

Čvrstoća dobivenog proizvoda utvrđuje se alkoholometrom, koji procjenjuje specifičnu gustoću tvari.

Produkt destilacije može se koristiti kao biogorivo s čvrstoćom od najmanje 80%. Slabiji proizvod sadrži previše vode, pa oprema na njemu neće djelovati učinkovito.

Iako je alkohol dobiven iz piljevine vrlo sličan mjesečini, on ne može se koristiti za piće zbog visokog sadržaja metanola koji je jak otrov. Osim toga, velika količina fuzelnih ulja kvari okus gotovog proizvoda.

Da biste očistili metanol, trebate:

  • Prva destilacija provodi se na temperaturi od 60 stupnjeva;
  • ocijedite prvih 10% dobivenog proizvoda.

Nakon destilacije ostaje:

  • težak terpentinske frakcije;
  • masa kvasca, koji se može koristiti i za fermentaciju sljedeće serije glukoze i za proizvodnju stočnog kvasca.

Hranjivije su i zdravije od zrna bilo koje žitarice, pa ih rado kupuju poljoprivrednici koji uzgajaju krupnu i sitnu stoku.

Primjena biogoriva

U usporedbi s benzinom, biogoriva (alkohol dobiven od recikliranog otpada) imaju i prednosti i nedostatke.

Ovdje Glavne prednosti:

  • visok (105–113) oktanski broj;
  • niža temperatura izgaranja;
  • nedostatak sumpora;
  • niža cijena.

Zahvaljujući visokom oktanskom broju možete povećati omjer kompresije, povećavajući snagu i učinkovitost motora.

Niža temperatura izgaranja:

  • povećava vijek trajanja ventili i klipovi;
  • smanjuje zagrijavanje motora u režimu maksimalne snage.

Zbog odsutnosti sumpora, biogorivo ne zagađuje zrak I ne skraćuje radni vijek motornog ulja, jer sumporni oksid oksidira ulje, pogoršavajući njegova svojstva i skraćujući vijek trajanja.

Zbog znatno niže cijene (ne računajući trošarine), biogorivo ozbiljno štedi obiteljski proračun.

Biogoriva imaju mane:

  • agresivnost prema gumenim dijelovima;
  • nizak omjer mase goriva i zraka (1:9);
  • niska volatilnost.

Biogorivo oštećuje gumene brtve, stoga se kod preinake motora na alkohol sve gumene brtve zamjenjuju poliuretanskim dijelovima.

Zbog nižeg omjera goriva i zraka, normalan rad na biogoriva zahtijeva rekonfiguracija sustava goriva, odnosno ugradnju većih mlaznica u karburator ili reflaširanje regulatora brizgaljki.

Zbog slabog isparavanja Poteškoće s pokretanjem hladnog motora na temperaturama ispod plus 10 stupnjeva.

Kako bi se riješio ovaj problem, biogorivo se razrjeđuje benzinom u omjeru 7:1 ili 8:1.

Za rad na mješavini benzina i biogoriva u omjeru 1:1 nisu potrebne nikakve izmjene na motoru.

Ako ima više alkohola, onda je poželjno:

  • zamijenite sve gumene brtve poliuretanskim;
  • brusiti glavu cilindra.

Brušenje je potrebno za povećanje omjera kompresije, što će omogućiti ostvariti veći oktanski broj. Bez takvih izmjena, motor će izgubiti snagu kada se benzinu doda alkohol.

Ako se biogorivo koristi za električne generatore ili kućanske benzinske aparate, onda je poželjno gumene dijelove zamijeniti poliuretanskim.

U takvim uređajima možete bez brušenja glave, jer se blagi gubitak snage nadoknađuje povećanjem opskrbe gorivom. Osim, rasplinjač ili injektor morat će se ponovno konfigurirati, svaki stručnjak za sustave goriva to može učiniti.

Za više informacija o korištenju biogoriva i preinaci motora za rad na njemu, pročitajte ovaj članak (Korištenje biogoriva).

Video na temu

Kako napraviti alkohol od piljevine možete vidjeti u ovom videu:

zaključke

Proizvodnja alkohola iz piljevine – težak proces, što uključuje puno operacija.

Ako postoji jeftina ili besplatna piljevina, onda ćete ulijevanjem biogoriva u spremnik vašeg automobila uštedjeti puno, jer njegova proizvodnja košta mnogo manje od benzina.

Sada znate kako dobiti alkohol iz piljevine koja se koristi kao biogorivo i kako se to može učiniti kod kuće.

Osim toga, naučili ste o nusproizvodi, koji nastaju tijekom prerade piljevine u biogoriva. Ovi se proizvodi također mogu prodati, primajući, iako mali, ali ipak profit.

Zahvaljujući tome, posao biogoriva od piljevine postaje vrlo isplativo, pogotovo ako gorivo koristite za vlastiti prijevoz i ne plaćate trošarinu na promet alkohola.

U kontaktu s