Этиловый спирт является важнейшим из всех органических продуктов и вырабатывается в наибольших количествах. Производство в СССР составило в 1960 г. 1,7 млрд. л (1,4 млн. г) До последнего времени он получался главным образом биохимическим способом из содержащего крахмал пищевого сырья — картофеля и зерна. При этом способе измельченное сырье подвергается обработке водяным паром и к образовавшемуся крахмальному «клейстеру» после охлаждения до 60° добавляется солод — проросшие зерна ячменя и других зерновых; в последнее время солод заменяется культурой плесневого гриба, что дает значительную экономию. В присутствии содержащегося в них фермента амилазы крахмал превращается в результате гидролиза в дисахарид мальтозу.
При добавлении к охлажденному до 30° раствору дрожжей под влиянием содержащихся в них ферментов происходит гидролиз мальтозы с образованием глюкозы, которая подвергается спиртовому брожению, превращаясь в этиловый спирт и двуокись углерода:
С12Н2.2Ои+НоО->2С6И1306, С6Н1206^2С2Н50Н+2С02.
Из полученного разбавленного водного раствора (бражки) спирт выделяется ректификацией в ректификационных колоннах. Получающийся при этом спирт-сырец содержит 88—91% (по объему) этилового спирта и примесь его высших гомологов, так называемое сивушное масло, и находит себе применение во многих производствах. Подвергая сырец повторной тщательной ректификации, получают более чистый спирт-ректификат, содержащий 95,5—96% (по объему) этилового спирта, небольшое количество примесей и 4—4,5% воды. Ректификат используется для изготовления спиртных напитков и на технические цели. В последнем случае, чтобы сделать спирт непригодным для питья, его обычно денатурируют, добавляя к нему неприятно пахнущие вещества (например, пиридиновые основания) и красители. При получении спирта биохимическим способом приходится расходовать значительные количества ценного пищевого сырья; для изготовления 100 л спирта требуется 1 г картофеля, или 300 кг ржи, или 1,2. т сахарной свеклы.
Большое народнохозяйственное значение приобрели поэтому способы получения этилового спирта из непищевого сырья. Важным источником для получения спирта в нашей стране сделались отходы деревоперерабатывающей и бумажной промышленности. Еще до Великой Отечественной войны начала создаваться новая отрасль промышленности — гидролизная промышленность, использующая в качестве сырья отходы, получающиеся на лесопильных заводах при распиловке бревен, — опилки, горбыли, количество которых доходит до 40% по объему от поступающей на завод древесины.
Древесина хвойных пород содержит 42—43% целлюлозы (С6Н10О6)я, а также гемицеллюлозы, представляющие собой как гексозаны (СвН10О6)я 12—13%, так и пентозаны (С5Н804)л 11—12% и, помимо этого, еще лигнин (26—28%). При действии водных растворов кислот целлюлоза, а еще легче гемицеллюлозы подвергаются гидролизу, превращаясь в смесь легкорастворимых в воде моносахаридов — пентоз и гексоз, среди которых преобладает глюкоза: лигнин при этом почти не изменяется.
Наиболее изучен и широко применяется у нас способ гидролиза древесины разбавленной (^0,5%) серной кислотой под давлением 10—12 am при 180—190°, осуществляемый в виде полу не прерывного процесса. Древесина в виде опилок или превращенных в щепу горбылей, реек поступает по транспортеру 1 (рис. 110) в стальной цилиндрический, выложенный внутри кислотоупорными керамическими плитками автоклав, называемый гидролиз аппаратом. Затем крышка аппарата закрывается, и он заполняется нагретой 0,5% H2S04, которая непрерывно продолжает поступать в течение нескольких часов; в то же время из нижней конической части аппарата через фильтрующее устройство в виде медных труб с мелкими отверстиями непрерывно отводится раствор моносахаридов в испаритель 3; благодаря снижению давления гидролизат вскипает, а образовавшиеся пары поступают в конденсатор 4; из конденсата извлекают содержащийся в нем фурфурол, применяемый для получения синтетических смол, лекарственных средств, а также для очистки смазочных масел и т. д. После окончания гидролиза оставшийся в гидролиз аппарате лигнин удаляется из него давлением после открывания задвижки; лигнин используется, хотя пока и в незначительной степени, в качестве наполнителя в резиновых изделиях и в пластмассах, для изготовления активированного угля, а также в качестве топлива. Гидролизат нейтрализуется известковым молоком в нейтрализаторе 5 и после отделения гипса в отстойнике 7 и охлаждения в холодильнике 8 поступает в бродильный чан 10. Брожение осуществляется непрерывным способом, причем дрожжи отделяются в сепараторе 11 и снова поступают в чан 10, а бражка с содержанием '>-1,5% спирта направляется на ректификацию; водный раствор после отгонки спирта (барда) содержит еще пентозы и используется для выращивания особого вида дрожжевых грибков; полученные дрожжи используются в качестве белкового корма для скота и птицы; из двуокиси углерода вырабатывается сухой лед. Одна тонна опилок с влажностью 45% дает ~100 л спирта (называемого гидролизным), т. е. заменяет указанные выше количества пищевых продуктов; помимо этого, в результате комплексного использования древесины получается еще 20 кг кормовых дрожжей, 35 кг С02 и 5 кг фурфурола. Достоинством этого способа гидролиза является его дешевизна и простота; однако вследствие жестких условий выход моносахаридов не превышает 70% от теоретического количества, а их раствор получается очень разбавленным.
Значительно больший выход (90—95%) при большей концентрации моносахаридов в растворе получается по способу гидролиза сверх концентрированной соляной кислотой без нагревания, что дает возможность выделять, помимо спирта, пищевую глюкозу. Измельченную древесину высушивают и загружают в диффузор — стальной цилиндрический сосуд, выложенный кислотоупорными плитками и имеющий внизу решетку с мелкими отверстиями. Восемь диффузоров соединены посредством трубопроводов, изготовленных из пластмасс, в батарею; холодная 41% соляная кислота, полученная насыщением воды хлористым водородом при охлаждении до 0°, протекает последовательно через все диффузоры с настаиванием в каждом диффузоре в течение 4 часов. Из полученного гидролизата выпариванием в вакууме удаляют большую часть хлористого водорода (который снова поглощают водой), а остаток его нейтрализуют едким натром; получившийся хлористый натрий используется для образования двойного соединения с глюкозой: после осветления раствора активированным углем и его выпаривания выделяются кристаллы двойного соединения состава 2С6Н12О Н20, которые отделяют на центрифуге; при добавлении к ним небольшого количества воды хлористый натрий переходит в раствор; кристаллы глюкозы отделяют на центрифуге, промывают водой и высушивают. Маточный раствор от двойного соединения сбраживают. Из одной тонны древесины получают 100 кг глюкозы, используемой в кондитерской промышленности и при хлебопечении, 65 л спирта и 30 кг кормовых дрожжей.