Практическая работа № 7 «Получение альтернативного топлива – этанола из отходов сельскохозяйственной отрасли»

Цель работы – изучить метод получения альтернативного топлива – этилового спирта – из продуктов растениеводства и сравнить эффективность процесса при использовании различных источников простых сахаров – сахарной свеклы, картофеля и сахарного песка.

Оборудование, материалы – бутыль для сбраживания продуктов с пробкой и отводной трубкой; стакан; круглодонная колба; шлифы; стеклянный спиралеобразный холодильник; приемная колба; воронка; песчаная баня; электроплитка с закрытой спиралью; терка; марля; резиновые перчатки; испарительная чашка; сахарная свекла, картофель; закваска.

Теоретические сведения.

В последнее время необходимость применения альтернативных источников горючего топлива наряду с традиционными становиться все более ощутимой. Основными критериями применимости альтернативного топлива является относительная безопасность для окружающей среды и экономическая рентабельность его получения. Этиловый спирт является экологически безопасным видом топлива. При этом этанол легко получить из простых сахаров путем давно известной реакции спиртового брожения в анаэробных условиях:

С₆Н₁₂О₆→2С₂Н₅ОН+2СО₂

Можно также использовать растения, содержащие крахмал (картофель), который легко разложить на простые сахара. В качестве ферментативного источника для брожения применяются дрожжи. Для разложения более сложных цепочек полисахаридов (волокна хлопчатника, солома, древесная щепа) необходимо применение более эффективных и быстро сбраживающих видов и штаммов бактерий, которые работают при более высоких температурах (свыше 40ºС).

В настоящее время разработаны виды и штаммы микроорганизмов, работающих при температуре 65-75ºС, посредством которых можно получить этиловый спирт практически из всех видов органических отходов сельского хозяйства, лесной промышленности, сахарных заводов. Ведется работа по снижению энергозатрат при получение этанола – наиболее экологически чистого вида топлива.

Ход работы.

I. Сбраживание

1) способ. Очищенную сахарную свеклу измельчить на терке. Через двойной слой марли отжать сок и вылить его в бутыль на 2/3 ее емкости, добавить закваску. Бутыль закрыть пробкой с отводной трубкой, конец которой опустить в стакан с водой (для обеспечения анаэробности процесса). Систему поместить в теплое место (при температуре около 40 ºС).

Сбраживание начинается через несколько часов, о чем свидетельствуют образующаяся пена и пузырьки газа, поступающие в стакан с водой. Сосуд с пеной несколько раз перемешать. Прекращение выделения пены и углекислого газа свидетельствуют об окончании процесса брожения. Дрожжи при этом оседают на дно, жидкость светлеет.

2) способ. Взять 150 г сахара и 100 г очищенного и измельченного на терке картофеля, 10 г дрожжей. Развести ингредиенты в 1 л воды с температурой выше 36-37ºС и поместить в закрытую бутыль с отводной трубкой как в способе 1.

II. Перегонка

После окончания сбраживания через резиновую трубку жидкость перелить в круглодонную колбу без взмучивания осадка; колбу наполнить на 2/3 емкости. Колбу поставить на песчаную баню электроплитки с закрытой спиралью. К колбе через шлиф подсоединить холодильник, в рубашке которого циркулирует холодная вода для конденсации паров спирта, капли которого капают в приемную колбу с воронкой. Последняя предотвращает испарение спирта из колбы. После того, как наберется небольшое количество спирта (он определяется органолептически), вылить его в испарительную чашку и поджечь.

Для очистки полученного этанола от примесей добавить в него активированный уголь марки БАУ (березовый активированный уголь) и выдержать несколько суток, затем отфильтровать через двойной складчатый фильтр.

Поиск по сайту: