从木屑到酒精

从木屑到酒精

木屑和酒精，好像是“风马牛不相及”的两个东西，但是，在化学工人手里，木屑变成酒精并不是难事。

木屑虽细，但它和木材一样，是由纤维素、半纤维素、木质素三种有机物“建筑”而成，其中的纤维素和半纤维素经过“水解”能变成单糖，这些单糖（主要是葡萄糖）经过微生物发酵就能变成酒精。

木屑中的纤维素大分子是由成千上万个葡萄糖基借“氧桥”相互连接而成的，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”。如何把纤维素大分子中的长链打断并且“碎”成单个糖分子，是木屑制酒精的关键。

人们在生产实践中找到了一把化学“斧头”。首先把木屑放到水解容器里，同时加入稀硫酸（浓度0．5%），在180℃～190℃、压力11～12个大气压下，纤维素的链子就会断开，并和水结合成单糖分子。在连续生产中稀硫酸不断从酸水混合器进入水解器，含单糖的水解液从水解器底部不断引出这种方法，在水解生产中称为渗滤法水解。原来在生产中起着“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“阻力”，必须设法除去。方法是用一种碱性物质——石灰乳，跟水解液混合，在80℃的条件下进行中和。这种中和反应就在中和器中进行，中和到偏酸性，pH值在4．8～5．0之间就可以了。

水解液经过中和后，再通过冷却器，把它冷到28℃～32℃，这时，就放入一批酵母菌。一般酒厂（用淀粉做原料）的菌种不适合木材水解液的发酸，必须采用经过人们长期培养、驯化的专门菌种（如“南水1号”菌种）。为了使酵母菌发育得完善，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。这些酵母菌在水解液中有吃有喝，分泌出大量的酚，这种酚和单糖（可发酵的己糖）一见面，单糖就分解，发酵桶的液面上冒出大量的二氧化碳气泡，酒精也同时生成了。水解液在连续发酵中10个小时就完成了。

发酵生成的酒精，浓度很小，大约在1%左右，按一般酒精的度数来说，它仅仅是1℃，就是说在100毫升中，酒精只有1毫升，99毫升是水。因此必须经过蒸馏。一般采用三塔蒸馏。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，但木屑制酒精里的一些轻沸点杂质，特别是木精（甲醇），必须经过第三塔（称为木精塔）分离除去。这三个塔的构造基本相同，都是泡罩式的，只是塔的大小及某些附件不同。经过三塔粗馏与精馏以后，就得到合乎规格的工业酒精了。

用木材制取酒精，以针叶树（松、杉等）较为理想。1吨木屑大约可以生产150～160公斤酒精，相当于365公斤谷物的酒精产量。因此，利用木屑做酒精能节约不少粮食，也为酒精生产开辟了新的途径。