Вещество известно своей токсичностью для организма человека, поэтому тема метанола является обязательной для изучения, особенно если речь идет о дистилляционной промышленности.

В некоторых странах термин «этанол» рассматривается как синонимом к слову «спирт», но давайте не забывать, что метанол – или метиловый спирт – это всего лишь одна из составляющих семейства спиртов.

Указатель

• Спирты
• Определение метанола
• Процесс образования метанола
• Как отделить метанол при дистилляции
• Как проанализировать количество метанола в дистилляте
• Заключение

Спирты

Спирты – это органические соединения, содержащие гидроксильную группу (-OH), у насыщенного атома углерода. Большинство спиртов, используемых в дистилляции, связаны с алкильной группой, т.е. CH3OH (метанол) или CH3CH2OH (этанол).

Определение метанола

Метанол – простейший алкиловый спирт, молекулярная масса которого составляет 32,04 г/моль, а температура кипения - 65 °C при атмосферном давлении (это относится к чистому соединению). С другой стороны, молекулярная масса этанола составляет 46,07 г/моль, а температура кипения - 78,4 °C при атмосферном давлении (опять же, речь идет о чистом соединении). И метанол, и этанол можно смешивать в воде в любых пропорциях.

Метиловый спирт может привести к проблемам только если метаболизируется в организме человека. При приеме внутрь человека метиловый спирт образует формальдегид и муравьиную кислоту – соединения с высоким уровнем токсичности для человека. Например, образование формальдегида в сетчатке глаза приводит к слепоте, а муравьиная кислота может привести к состоянию тяжелого ацидоза.

Но не следует забывать о том, что последствия приема метилового спирта внутрь имеют и другие последствия. Конечно, попадание внутрь приводит к слепоте или смерти, но нужно также должны опасаться длительного воздействия метанола на кожу в парообразном или жидком состоянии, а также вдыхания паров.

Процесс образования метанола

Метанол – это естественный продукт ферментации ряда растений, таких как фрукты, картофель и агава. Перед образованием метанола образуется пектин, сложный полисахарид, который естественным образом содержится в растениях. Пектин обычно используется в пищевой промышленности в качестве желирующего агента при приготовлении джемов (E440).

Проблема с метанолом возникает в случае высокого содержания пектина в сырье: это происходит потому, что пектин содержит метиловые эфирные функциональные группы, при гидролизе которых высвобождается метанол. Этой реакции способствуют различные ферменты зерновых, фруктов и даже некоторых штаммов дрожжей (пектиназы и пектинэстеразы).

Пример

У нас есть стакан свежего апельсинового сока с содержанием метанола 3,2 мг/л. После хранения в течение всего трех часов при температуре 4°C содержание метанола повышается до 8,9 мг/л из-за активности эндогенного фермента пектинэстеразы. Если бы температура хранения была 30°C, содержание метанола через 3 часа возросло бы до 14,5 мг/л.

Гидролиз

В реакциях гидролиза происходит разложение молекулы на две части, где вода является и реактантом, и растворителем, часто под действием катализатора. В процессе дистилляции следует обратить внимание на стадию ферментации, поскольку именно здесь происходит реакция гидролиза, в результате которой образуется метанол.

Как отделить метанол при дистилляции

В отличие от этанола, метанол более летуч во всех рабочих условиях, принятых на перегонных заводах, поэтому его можно отделить путем дистилляции в виде «голов» или «головного продукта».

В случае установки периодической перегонки мы отделяем метанол с помощью соответствующего выбора времени отсечки голов. Чем дольше время отсечки, тем больше метанола удаляется, но в процессе теряется часть «сердца». Поэтому очень важно найти баланс между максимальным удалением метанола и максимальным количеством получаемого «сердца».

Из рефлюкса колонны или установке непрерывного действия можно взять поток «голов», богатых метанолом.

Поскольку в таких установках дистиллят обычно имеет более высокую концентрацию спирта, чем в установках периодического действия, а требования к чистоте метанола зачастую более жесткие, часто используется деметилирующая колонна. В деметилирующей колонне происходит поток дистиллята с высокой концентрацией спирта. Внутри колонны происходит разделение метанола (головной продукт) и этанола (хвостовой продукт).

Из-за схожей летучести метанола и этанола, хвостовой продукт (деметилированный дистиллят) будет содержать следы метанола, концентрация которого ниже требуемой техническими характеристиками, в то время как головной продукт, богатый метанолом, будет содержать значительное количество этанола.

Последний процент этанола является побочным продуктом дистилляции. Его следует извлечь во избежание отходов и повышения общей эффективности дистилляционного завода.

Как проанализировать количество метанола в дистилляте

Проанализировать содержание метанола в дистилляте можно с помощью газохроматографического анализа (GC) – технологии, которая разделяет смесь во время паровой фазы, выделяя отдельные компоненты.

Этот вид анализа можно поручить специализированным лабораториям или оборудовать у себя дома свой дистилляционный завод и там проводить самостоятельный анализ.

Заключение

Известный как нежелательный побочный продукт отечественной дистилляции (в основном), метанол представляет собой реальный риск, на который следует обратить внимание даже работникам дистилляционных заводов. Поэтому, во избежание токсичности для человека и гарантии безопасной дегустации конечного продукта, необходимо правильно выполнять процедуры по его снижению в пределах установленных законом норм.