После того, как концентрированный раствор марганцовокислого калия в нужном количестве добавлен к раствору спирта, их интенсивно перемешивают и оставляют на 2—3 дня для протекания реакции и осаждения хлопьев гидрата марганца на дно сосуда. По скорости изменения окраски раствора — от интенсивного малинового до бурого, принято судить о качестве спирта. Если окраска меняется быстро, то спирт содержит значительное количество примесей и обработку можно повторить. После того, как раствор отстоится, большую часть жидкости аккуратно переливают в другую ёмкость, а остаток фильтруют и снова отстаивают107.
Однако продукты окисления спиртов далеко не безвредны. Так из ядовитого метилового спирта образуется не менее ядовитый формальдегид, водный раствор которого — формалин используется для консервации биологических объектов, и при этом он отвратительно пахнет. Правда из-за высокой химической активности формалин при определённых условиях быстро окисляется вплоть до углекислого газа и воды [27]. При окислении этилового спирта образуется уксусный альдегид, изоамилового — изовалериановый альдегид, обладающий приятным фруктовым запахом и кипящий при 92оС [18]. В конце концов, все спирты сивушных масел окисляются до устойчивых веществ — сложных эфиров уксусной кислоты — уксусноэтилового (этилацетата), уксуснобутилового, уксуснометилового (метилацетата), уксуснопропилового, уксусноамилового. Эти эфиры (иногда их называют фруктовыми [5] за специфический приятный запах свежих фруктов) применяются для придания запаха фруктовым сокам, лимонадам и т. п. Их получают синтетически для изготовления яблочной, грушевой, персиковой, банановой, ананасной и т. п. эссенций. Но наличие такого букета запахов в водке неприемлемо, поэтому после обработки спирта марганцовокислым калием должна проводиться вторая перегонка с отделением головной и хвостовой фракций дистиллята, чему способствуют температуры кипения эфиров — от 55оС у метилацетата до 142оС у изоамилацетата.
Эфиры представляют собой нейтральные, относительно устойчивые соединения, однако под действием влаги медленно (в присутствии кислот — быстро) они распадаются на составные части с образованием спиртов и карбоновых кислот, например, муравьиной и уксусной кислоты с температурами кипения 100,5оС и 118,2оС, соответственно.
Фото 2. Этикетка от бутылки водки времён конца «перестройки»
Таким образом, обработка спирта перманганатом калия очищает его от метилового спирта и альдегидов, но загрязняет эфирами, карбоновыми кислотами и мало летучими продуктами их распада. При этом фруктовый запах эфиров маскирует неприятный запах частично окислившихся спиртов сивушных масел, что ошибочно принимается за положительный эффект от очистки. Поэтому после обработки марганцовокислым калием необходимо провести повторную обработку щёлочью в указанных выше пропорциях для нейтрализации вновь образовавшихся кислот и повторную перегонку.
Комбинированным методом очистки этилового спирта является его обработка древесным углем. Этот исключительно действенный способ очистки растворов предложил русский химик, фармацевт, академик Петербургской АН Ловиц Товий (Иоганн Тобиас) Егорович. В 1875 г. он открыл адсорбцию108 растворённых веществ древесным углем и предложил использовать его для очистки водки от сивушных масел [19].
Предназначенный для этих целей древесный уголь проходит специальную обработку [45]. Сначала берёзовые или буковые чурбаки обугливают при температуре около 900оС в течение 12 час. Затем уголь измельчают до размеров рисового зерна, просеивают и нагревают с водяным паром при температуре 950оС в течение 7 час. Это чрезвычайно важный процесс, примерно в 5 раз повышающий сорбционную способность угля, называют активацией угля, а уголь после такой обработки — активным (иногда активированным) углем. Активация удаляет из угля смолистые вещества и создаёт разветвлённую сеть пор, обладающих высокоразвитой поверхностью. Например, при размере пор 0,001 микрона удельная поверхность достигает 1000 м2 на грамм угля109.
Кроме того, процесс активации сопровождается существенным увеличением концентрации кислорода в угле. Поэтому на содержащиеся в водно-спиртовой смеси примеси уголь действует не только как адсорбент, избирательно поглощающий отдельные примеси, но и как катализатор, способствующий их окислению с образованием новых веществ.
В результате при пропускании через подготовленный таким образом уголь водного раствора неочищенного этилового спирта крепостью 50о в нём происходят положительные качественные и количественные изменения. Находящийся на угле кислород действует окисляющим образом на высшие спирты, из которых состоят сивушные масла, превращая их в кислоты, сразу же переходящие в более устойчивые эфиры. Но большая часть примесей — до 92% сложных эфиров и 86% сивушных масел [27] задерживается на угле за счёт адсорбции на его чрезвычайно развитой пористой поверхности. На это указывает неприятный специфический запах, который исходит от проработавшего некоторое время угольного фильтра.
