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        “酒是陳的香”之謎

        2016-12-24 05:21:24沈愛平
        化工設(shè)計通訊 2016年9期
        關(guān)鍵詞:乙醛邊長釀酒

        沈愛平

        (江蘇省太倉中等專業(yè)學(xué)校,江蘇太倉 215400)

        “酒是陳的香”之謎

        沈愛平

        (江蘇省太倉中等專業(yè)學(xué)校,江蘇太倉 215400)

        從造酒工藝出發(fā),研究酒在制作過程中且存放過程中發(fā)生的相關(guān)化學(xué)變化,從化學(xué)專業(yè)的角度講述了酒精的變化過程,用簡短精煉的專業(yè)術(shù)語闡述民生問題。

        釀酒;乙醛;乙酸乙酯

        1 研究背景

        相傳夏禹時期的儀狄發(fā)明了釀酒,另一傳說則認(rèn)為釀酒始于杜康(亦為夏朝時代的人)。今天已經(jīng)很難考證究竟是誰發(fā)明了釀酒工藝。但就其釀造過程本身也是非常有意思的一個過程。

        釀造過程一般如下:多以含淀粉物質(zhì)為原料,如高粱、玉米、大麥、小麥、大米、碗豆等,大體分為兩步:首先是用米曲霉、黑曲霉、黃曲霉等將淀粉分解成糖類,稱為糖化過程;第2步由酵母菌再將葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生酒精。酒放置的時間越久,越是香醇,俗話說“酒是陳的香”。

        這是為什么呢?

        釀酒及存放過程中主要包含如下化學(xué)過程及化學(xué)方程式:

        淀粉—葡萄糖—酒精—乙醛—乙酸—乙酸乙酯,乙酸乙酯是具有香味的物質(zhì),一般存放時間越久,其含量越高,香味則越濃郁。

        不同釀酒廠釀造的酒由于釀造工藝以及釀造時間的長短不同,品質(zhì)也不相同。其中乙醛的含量也是衡量酒品的很重要的指標(biāo)。乙醛乙醇氧化的產(chǎn)物,其對人體有害,食品中允許的濃度約為3.9~270mg/kg。

        今天我們要研究的是酒在存放過程中,乙酸乙酯和乙醛的含量隨時間的變化關(guān)系。

        2 因果環(huán)圖

        乙醇含量越高,則氧化生成的乙醛就越高,留下的乙醇就越少;乙醛越多,氧化生成的乙酸就越多,留下的乙醛就越少;乙酸越多,乙酸減去乙醇的絕對值就越大

        3 建立模型棧流圖見圖1。

        圖1 棧流圖

        (1)設(shè)定p1=80%,p2=80%,p3=80%,得:

        圖2 乙醇轉(zhuǎn)化的因果環(huán)圖

        (2)設(shè)定p1=40%,p2=80%,p3=80%,得:

        圖3 乙醇轉(zhuǎn)化棧流圖

        圖4 發(fā)酵時間與乙醛含量變化圖

        (3)設(shè)定p1=40%,p2=40%,p3=80%,得:

        4 策略及建議

        4.1 總體規(guī)律

        可見,不管p1,p2相對關(guān)系如何,乙醛的含量都是先增大后減小。乙酸乙酯的含量總是穩(wěn)步增加的(見圖5)。這一點與實際情況也是相符的。

        4.2 建議

        (1)在釀酒過程中,必然會產(chǎn)生乙醛,然而只要提高p2就可以盡可能早的降低乙醛含量,從而達(dá)到要求。

        (2)提高p1可以使乙醛的濃度盡早的達(dá)到峰值,從而盡可能早的降低乙醛含量,達(dá)到要求。

        (3)乙酸乙酯的含量始終維持的上升趨勢,時間越久含量越高,酒就越香。

        由此可以看出x的值與斜邊邊長無關(guān),只與底面正三角形的邊長有關(guān),故定量分析所得到的結(jié)論與假設(shè)相一致,即假設(shè)成立。

        圖7 (底面邊長7cm,斜邊邊長5cm)

        圖8 (底面邊長5cm, 斜邊邊長3cm)

        通過進(jìn)行大量的實驗并觀察實驗現(xiàn)象可以發(fā)現(xiàn):

        這一實驗現(xiàn)象也進(jìn)一步佐證了假設(shè)猜想的正確。

        2 實驗結(jié)論

        為探究不同框架四面體所成皂膜的特點規(guī)律,我們制作了多個底面邊長相等而斜邊邊長不相等的四面體,經(jīng)過反復(fù)的實驗及論證,發(fā)現(xiàn)了當(dāng)?shù)酌孢呴L一定而斜邊邊長不斷變化時,所成皂膜交匯點到底面距離等于一定長的實驗現(xiàn)象。

        為進(jìn)一步驗證該結(jié)論,我們對所成皂膜的面積進(jìn)行定量的計算,由計算結(jié)果可知所成膜面積在的范圍內(nèi)所成膜有交匯點,此時即時有膜面積最小值;當(dāng)時所成皂膜沒有交匯點,所成皂膜膜面積也就是側(cè)面三個相同等腰三角形的面積,并且在這種條件下該膜面積亦是所成皂膜膜面積的最小值。

        由以上假設(shè)及實驗的論證,我們得出了皂膜面積趨于最小的結(jié)論。

        3 結(jié)束語

        1744年法國科學(xué)家皮埃爾一路易·莫羅·德·莫佩蒂(Pierre-Louis.Moreau.Maupertuis)提出宇宙的總體模式,后來被稱為最小作用量原理。也就是說,自然界總是使作用量減到最小。而肥皂膜和肥皂泡正是自然界中這種原則的最好體現(xiàn)[4]。為驗證這一特點規(guī)律,我們通過定性及定量分析兩種分析方式,得出了皂膜成膜面積趨于最小的實驗結(jié)論。

        [1] 王振東.多彩斑斕誠可愛——漫話肥皂泡[J].力學(xué)與實踐.2014,36(4):511-516.

        [2] 張凱,萬志強(qiáng),傅和青.水乳型膠黏劑成膜過程的研究進(jìn)展[J].粘接,2009(7):71-74.

        [3] 冷文秀,胡家晨,張鑫杰,等.利用自制裝備測量液體表面張力系數(shù)[J].大學(xué)物理實驗,2014(3):44-46.

        [4] 游少萍.肥皂泡與建筑[J].華中建筑,2008,26(11):20-23.

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        TS262

        A

        1003–6490(2016)09–0124–02

        2016–09–19

        沈愛平(1981–),女,江蘇灌云人,講師,主要從事基礎(chǔ)化學(xué)教育工作。

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