Уксус*

(техн.). — Главнейшими составными частями У. являются уксусная кисл. и вода; кроме того, в нем находятся в небольшом количестве различные ароматические вещества, сообщающие ему известный запах и вкус. Для производства У. в больших размерах в технике служат, главным образом, два способа: 1) уксусное брожение спиртовых жидкостей таких, как, напр., вино, пиво, сидр, разбавленный хлебный спирт и проч., и 2) сухая перегонка дерева, при которой получается так наз. древесный У. (см. Древесно-уксусная кислота). Тогда как У., получаемый первым способом, непосредственно употребляется как пищевое вещество, древесный У. служит, главным образом, исходным материалом для приготовления уксусной кисл. и ее соединений. Переход спиртовых жидкостей в У., напр. скисание вина, есть явление, известное человечеству с глубочайшей древности; для объяснения его предлагались различные теории. Но наиболее обстоятельно оно было изучено в 60-х годах прошлого столетия Пастером ("Etude sur le vinaigre"). Для того, чтобы превратить спирт C2H6O в уксусную кисл. C2H4O2 необходимо участие кислорода; тогда в наиболее простом виде реакция окисления спирта будет такая:

C2H6O + O2 = C2H4O2 + Н2O

где, кроме уксусной кисл., образуется еще и вода. Определить, что источником кислорода, необходимого для этой реакции, является воздух, было нетрудно, но объяснить образование уксусной кислоты одним только химическим действием кислорода воздуха было невозможно по многим причинам. Прежде всего опыт показывает, что совершенно чистый или разбавленный водой спирт на воздухе в обыкновенных условиях не окисляется или если и окисляется, напр., под влиянием озона, то очень медленно; мало того, прибавка спирта более известного количества к жидкости, уже начавшей окисляться, останавливает этот процесс; в то же время было непонятно, почему спирт, разбавленный водой и почти не окисляющийся на воздухе, после прибавки У. начинает быстро окисляться. Для объяснения образования У. Либих принимал, что окисление спирта совершается под влиянием веществ, которые способны сгущать кислород подобно тому, как это происходит в опыте Доберейнера; последний, как известно, нашел, что смесь паров спирта с воздухом под влиянием губчатой платины энергично окисляется. Основываясь на нахождении в продуктах этой реакции постоянно альдегида C2H4O, Либих допускал, что превращение спирта в уксусную кислоту идет в две фазы: сначала образуется альдегид, который далее переходит в уксусную кислоту. Роль губчатой платины в опытах Доберейнера, по Либиху, в технике играют уголь, древесные стружки и т. п. вещества, употребляемые в уксусн. производстве. При всей своей заманчивости теория Либиха многое оставляла невыясненным, но что стало совершенно понятным только после работ Пастера. Пастер показал, что действие кислорода воздуха на спирт есть результат жизнедеятельности особого микроорганизма Mycoderma aceti, который развивается в окисляющихся жидкостях. Под микроскопом Mycoderma aceti представляется в виде палочек, слегка суженных посредине, длина которых почти в два раза больше их диаметра. Размножение их происходит делением и в благоприятных условиях идет с невероятной быстротой. Сообразно с внешними условиями, быстро развивающиеся микроорганизмы слагаются в несколько различных по внешнему виду колоний. В среде, содержащей вещества, необходимые для питания (азотистые и фосфористые соединения, хотя в ничтожном количестве), Mycoderma aceti образует на всей поверхности жидкости однообразный бархатистый покров (pellicule mycodermique), с виду сухой, не смачиваемый находящеюся внизу жидкостью благодаря особым жировым веществам, выделяемым микроорганизмами. Смотря по возрасту, покров этот достигает большей или меньшей толщины и более или менее прочен. Если удалить осторожно этот покров, то найдем в жидкости множество отдельных клеток, Mycoderma aceti, которые в скором времени вновь образуют прежний покров на поверхности жидкости. Это явление может быть повторено множество раз, пока существуют благоприятные условия для размножения Mycoderma aceti. Покров этот играет важную роль в процессе образования У., так как в соприкосновении его с атмосферным воздухом и происходит превращение спирта в уксусную кислоту с выделением тепла; если разорвать его и погрузить в жидкость, то благодаря своему уд. весу он падает на дно и тогда роль его как окислителя вследствие отсутствия воздуха сама собою отпадает. Продолжая развиваться на счет питательных веществ, находящихся в жидкости, колония принимает новый вид — пленок, которые пронизывают жидкость по всем направлениям, наполняя собой иногда почти сплошь весь бочонок, где происходит уксусное брожение. Эти пленки у французских уксусных фабрикантов носят название матери [У нас их называют гнездом.]. В зависимости от того, как идет окисление, которое всецело приписывалось деятельности вышеупомянутых пленок, сложились выражения "la m è re travaille bien", "la m è re est paresseuse" и т. п. Вопреки существующему мнению, Пастер доказал, что Mycoderma aceti в виде пленок бесполезна для образования У. Определяя условия, влияющие на развитиe Mycoderma aceti, Пастер нашел, что, кроме воздуха, громадное значение имеет концентрация спиртовой жидкости и температура. При содержании спирта более 14% развитие Mycoderma aceti идет ненормально, образующийся на жидкости покров или пленки являются менее прочными. Хотя спирт в этих условиях и окисляется, но продукты уже другие: появляется, главным образом, альдегид, а уксусная кислота находится только в небольшом количестве. При содержании спирта ниже 12 — 14% развитие Mycoderma aceti идет правильно; спирт постепенно превращается в уксусную кислоту, причем происходит образование еще мало исследованных ароматических веществ. При медленном окислении спиртовой жидкости образование последних идет лучше во всех отношениях. При постепенном превращении спирта, наконец, наступает момент, когда весь спирт исчезает. Mycoderma aceti продолжает развиваться, но взамен спирта под влиянием ее деятельности окислению начинают подвергаться вышеупомянутые ароматические вещества, а затем и сама уксусная кислота, которая дает углекислоту и воду:

С2H4O2 + 2O2 = 2CО2 + 2Н2O.

Такие изменения окисляющейся жидкости начинаются даже тогда, когда еще не весь спирт израсходован; поэтому при фабрикации У. всегда оставляют в жидкости 1 — 2% спирта. Если же дать возможность Mycoderma aceti продолжать свою деятельность, то уксусная кислота мало-помалу исчезает и в жидкости начинают развиваться другие микроорганизмы, развитие которых задерживалось интенсивной жизнедеятельностью Mycoderma aceti. Наиболее благоприятная температура для развития Mycoderma aceti лежит в пределах 20° — 35°; чем она выше, тем лучше идет процесс окисления. При температурах ниже 20°, напр. при 10°, он сильно замедляется, но зато в результате является гораздо более ароматичный продукт. Существуют указания, что на уксусное брожение свет различной окраски действует различно. Присутствие в спиртовой жидкости напр. сернистой кислоты, креозота и др. антисептиков сильно затрудняет образование У. Наряду с Mycoderma aceti, в окисляющихся спиртовых жидкостях существуют, как уже сказано, разные другие организмы, которые ведут между собою ожесточенную борьбу за существование; из них обращают на себя внимание так наз. уксусные червячки Anguillula aceti. Все бочки, по словам Пастера, заражены этими организмами, и большинство болезней, которым подвергается "гнездо", зависит от них. Для своего развития они тоже нуждаются в кислороде, а так как последний расходуется в верхних слоях жидкости на окисление спирта, то Anguillula aceti собирается наверху жидкости, около стенок, образуя иногда слой в несколько мм толщиной вблизи покрова Mycoderma aceti, и между ними происходит борьба за обладание кислородом, так что в присутствии Anguillula aceti развитие Mycoderma aceti происходит с трудом; поэтому при правильном производстве У. принимаются все меры для уничтожения этих организмов, для чего нужно чаще чистить бочки, окуривая их время от времени серой. Наряду с ними, деятельности Mycoderma aceti вредят так назыв. уксусные мушки; они забираются в бочки и кладут на покров Mycoderma aceti свои яички, из которых образуются личинки. Для устранения этого достаточно покрывать отверстия бочек тонкой сеткой. При фабрикации У. окисляется не только обыкновенный (этиловый) спирт, но и другие гомологи его, напр. амиловый, входящий в состав сивушного масла, причем образуются сложные эфиры различного состава; существуют указания, что прибавка сивушного масла к окисляющейся спиртовой жидкости дает У. с большим ароматом, причем во время хранения У. аромат еще более увеличивается.

УКСУСНОЕ ПРОИЗВОДСТВО.

1. Аппарат Клодона. 2. "Essigbilder". 3. То же — усовершенствованный. 4. Аппарат Зингера. 5 и 6. Аппарат Михаэлиса. 7. Аппарат Виллона.

Один из старых способов уксусного производства есть французский, или орлеанский, способ. Материалом для приготовления У. здесь служит вино; уксусное брожение производится в помещении, в котором располагаются особой формы бочки в несколько рядов одна над другими. Стены помещения обшиты деревом, для лучшего сохранения в нем тепла. В холодное время помещение отапливается печью или нагревается паром; кроме того, оно имеет отверстия для вентиляции. Отверстия эти снабжены заслонками, так что ими всегда можно регулировать циркуляцию воздуха в помещении и тем поддерживать его температуру на определенной высоте, что в свою очередь дает возможность ускорять или задерживать процесс брожения, смотря по надобности. Бочки, в которых идет окисление, имеют по одному отверстию (в 5 — 6 см диам.) в каждом дне. Одно из них находится почти посредине дна и служит для входа воздуха; другое, напротив, помещается почти в самом верху. Оно служит для выхода воздуха; кроме того, через него берется У. из бочки или наливается в бочку вино. В помещении находятся чаны, из которых назначены одни для фильтрования вина, а другие — для фильтрования У. Внутренность чанов набита буковыми стружками, которые долгое время вымачиваются в холодной воде для извлечения из них дубильных веществ. Чаны закрываются крышками с отверстиями для впуска вина или У. и снабжены внизу краном. В состав хозяйства входят бочки для хранения вина и У., деревянные ведра, воронки, глиняные сифоны и т. п. принадлежности. При фабрикации У. стараются избегать употребления металлических предметов, которые вообще быстро изменяются от действия уксусной кислоты и могут сообщать У. посторонний цвет или вкус. Вино берется неиспорченное, обыкновенно легкое. Приступая к производству У., прежде всего фильтруют взятое вино, для этого оставляют его в фильтровальном чане стоят несколько дней и затем спускают. Берут бочонок, уже бывший в употреблении (новый бочонок должен быть предварительно обработан крепким уксусом в течение 10 дней), наполняют его до 1/3 хорошим У., в котором находятся споры Mycoderma aceti, и затем приливают сюда 10 литров профильтрованного вина; через 8 дней, если окислительный процесс идет нормально, прибавляют еще 10 л вина; через 8 дней вновь прибавляют вина и так поступают до тех пор, пока не прильют 40 литров; при этом бочка не должна быть наполнена более, чем до половины. Через 8 дней после приливания последней порции вина все вино переходит в У. Из бочки спускают 40 литров У., и операцию начинают снова. Полученный У. фильтруется, вливается в особые бочки и хранится в прохладном месте. О том, как идет процесс окисления в бочке, рабочие судят по виду пены; для этой цели они опускают в бочку белую деревянную палочку и вытаскивают; если она покрыта красной пеной, окисление идет плохо, и для ускорения его приливают в бочку хорошего У. или поднимают температуру в помещении. Если пена почти белая, то окисление кончилось. Издержки на производство 100 литров У., в зависимости от разных условий, колеблятся от 2 1/2 до 3 1/2 фр. Потеря через испарение ок. 1/10 по объему. На дне бочек осаждается винный камень, и их чистят от времени до времени. К недостаткам вышеописанного способа относится прежде всего то, что покров Mycoderma aceti постоянно погружается в жидкость; затем циркуляция воздуха в бочках не может считаться вполне правильной, отчего процесс идет сравнительно медленно. После работ Пастера в старый орлеанский способ введено много изменений. Пастер пришел к заключению, что нужно употреблять, по возможности, плоские чаны и принимать все предосторожности, чтобы не разрывать и не погружать в жидкость покров Mycoderma aceti. Сообразуясь с его выводами, построил свой аппарат Клодон (Claudon). Аппарат (фиг. 1) этот состоит из ряда плоских четырехугольных ящиков, лежащих один под другим. Каждый чан имеет вверху легкую деревянную решетку, лежащую как раз на уровне жидкости; она служит для того, чтобы поддерживать покров Mycoderma aceti. В каждом ящике с передней и с задней стороны находится ряд широких отверстий, через которые проходит воздух над поверхностью жидкости; кроме того, в каждом ящике находится отверстие для чистки его и трубка для указания уровня жидкости. Каждый из ящиков соединен с особым резервуаром для его наполнения с одной стороны и с помещением для спуска готового У. с другой; готовый У. из всех резервуаров может быть спущен в один и тот же чан для фильтрования. Операция ведется следующим образом. В каждый ящик приливают подогретого У. (2/5 требуемого количества) и подогретого фильтрованного вина (остальные 3/5), затем на поверхность жидкости кладут при помощи особой дырчатой лопатки чистый и молодой покров Mycoderma aceti, стараясь не погрузить его в жидкость. Когда окислительный процесс установится, ежедневно берут из каждого ящика 5% жидкости и взамен его приливают свежей. Так продолжается некоторое время; мало-помалу покров Mycoderma aceti начинает изменяться. Тогда производство останавливают и весь прибор тщательно очищают. Наряду с франц. способом для производства У. в Германии был выработан другой способ, который давал более скорые результаты. Основы его описаны еще Бургавом (Boerhave) в 1732 г. Сущность его состоит в том, чтобы привести спиртовую жидкость в наибольшее соприкосновение с воздухом. Для этой или спиртовая жидкость медленно пропускается сверху вниз через помещение, наполненное пористыми веществами, в котором идет ток воздуха снизу вверх. Ток жидкости часто так рассчитан, что когда она дойдет донизу, весь процесс окисления будет уже окончен; в противном случае операция повторяется второй и третий раз. Материалом для превращения в У. является разбавленный хлебный спирт; операция происходит в особом аппарате, который носит название "Essigbilder". Он состоит из цилиндрического или иногда слегка конического (суженного вверху) прочного деревянного чана 2—5 м высоты и 1—1,3 м диам. (фиг. 2). В нем находятся два дна d и а, промежутки между которыми наполнены стружками; оба они сильно продырявлены, причем в верхнем дне этих дырочек гораздо больше, чем в нижнем, и они мельче. Так как через эти отверстия должна проходит спиртовая жидкость, то для более равномерного распределения ее внутри чана в некоторых случаях пропускают через них короткие веревочки, по которым она и стекает; для того, чтобы облегчить выход воздуха из чана, в нескольких местах в отверстия вставляют стеклянные трубки в 20 см длиной и 1 — 1,5 см в диаметре; в них не попадает стекающая жидкость. Для входа воздуха делают целый ряд отверстий в стенках чана недалеко от нижнего дна в а. Чтобы жидкость, стекающая по стенкам, не вытекала через эти отверстия, они делаются наклонными внутрь чана. Чан закрывается крышкою с широким отверстием (1 — 3 кв. дм), запираемым заслонкой. Кран внизу служит для опоражнивания чана. Для того, чтобы следить за ходом окислительного процесса, в чан вставляется термометр, шарик которого доходит до середины чана. Для действия аппарата громадное значение имеет то, как уложены в нем стружки. Если они лежат очень рыхло, то жидкость течет по ним неравномерно, образу