BIOTECHNOLOGIE

1. BIOTECHNOLOGIE KVASNÝ ETHANOL

2. Výroba kvasného ethanolu C2H5OH použití: • surovina pro potravinářský průmysl, základ všech alkoholických nápojů • rozpouštědlo v lékařství a farmacií • desinfekční prostředek • surovina pro chemický průmysl

3. výchozí suroviny: • řepný cukr (melasa = roztok sacharózy odpadající při výrobě cukru) • rostlinný škrob (brambory, pšenice, kukuřice) • sulfitové výluhy (odpadají při výrobě celulózy ) • kulturní lihovarské kvasinky Saccharomyces

4. princip výroby: • složitější sacharidy se postupně štěpí na jednodušší a až na monosacharidy • monosacharidy jsou po přidání lihovarnických kvasinek, obsahujících enzym zymazu sledem biochemických reakcí enzymaticky přeměněny na ethanol a oxid uhličitý • další reakce vedou ke vzniku kyselin a vyšších alkoholů - vzniká tzv. přiboudlina, je tvořena hlavně isoamylalkoholem

5. postup: a) příprava zápary - roztok jednoduchých cukrů o vhodné koncentraci a pH melasa se ředí na 20%, přidává se roztok superfosfátu a síranu amonného, pH se upraví na 5 bramborový škrob: brambory se rozvaří, uvolněný škrob propere, přidá se rozdrcený naklíčený slad (enzym amyláza), při teplotě asi 58°C amyláza rozštěpí škrob na glukózu, další úprava jako u melasy zápara se mísí s lihovarnickými kvasinkami a vede do kvasných tanků

6. b) lihové kvašení - probíhá kontinuálně v baterii kvasných tanků při teplotě 25 - 30°C po dobu 3 dnů reakce:C6H12O6 kvasinky (zymaza) 2 C2H5OH + 2 CO2 • zkvašená zápara obsahující 8 – 10 % C2H5OH, čistý ethanol se oddělí od zkvašené zápary destilací • vzniklý oxid uhličitý se používá při výrobě nápojů • pevný zbytek + kvasinky: částečně se přidávají k novému roztoku, část se používá jako droždí

7. c) I. fáze destilace = deflegmace • při destilaci v destilačních kolonách se oddělí ethanol od ostatních složek zápary (směs vody, nezkvašeného cukru,… • surový líh obsahuje malé množství nečistot, které nepříznivě ovlivňují chuť a vůni destilátu, rafinace (čištění) se provádí rektifikací

8. d) II. fáze destilace = rektifikace • oddělí se nízkovroucí podíl (aldehydy, organické kyseliny a jejich estery: acetaldehyd, ethylacetát, methanol - nevzniká při výrobě lihu z melasy) a výševroucí podíly tzv. přiboudlina(např. isoamylalkohol) • získaný líh obsahuje 96 % ethanolu a 4 % vody a další destilací se složení azeotropní směsi nemění • absolutní 100%ní ethanol se dá získat přidáním benzenu a další destilací vzniklé směsí

9. postupně nejprve vydestiluje voda s částí benzenu, potom benzen s částí lihu, na závěr destiluje čistý bezvodý líh (99,7 %) Poznámka: Stejný princip se uplatňuje i při výrobách alkoholických nápojů (pivo, víno a ovocné destiláty).

10. Alkoholické nápoje • výchozí suroviny: přírodní suroviny, obsahující sacharidy (ovocné šťávy, šťáva z vinných hroznů) • zpracování: přímé zkvašování • Hotové výrobky obsahují rozdílné procento alkoholu (pivo 2 – 5% výjimečně i více, vína asi 11,5 –13 obj %, silnější alkoholické nápoje (destiláty) nejčastěji 37, 40, 45 obj %, někdy i více). • Syntetická výroba: • katalytická hydratace ethenuCH2=CH2 + H2O → C2H5OH • Katalyzátor: kyselina fosforečná na oxidu křemičitém