Продолжим наш рассказ о химических превращениях картофеля. Представьте себе, что перед вами на столе несколько клубней и рядом — бутыль спирта.
Какая большая разница между ними, — не правда ли? И тем не менее их связывает очень близкое родство: ведь спирт производят главным образом из картофеля, точнее — из содержащегося в нем крахмала. Правда, крахмал есть не только в картофеле, но и в любом зерне. Спирт поэтому можно получить также из пшеницы, ржи и других злаков. Но переводить хлеб в спирт явно неразумно. А, во-вторых, получить его из картошки куда выгоднее: с той же площади картофель дает в четыре раза больше спирта, чем зерно.
Как же происходит это новое, чудесное превращение картофеля в спирт? Последуем за ним на спиртовой завод. Вот картофель проходит «туалет», отмывается от грязи, всевозможных примесей. Дальше в больших котлах под давлением он разваривается паром. Это делается для того, чтобы разрушить стенки клеток картофеля, дать горячей воде возможность проникнуть в них и тем самым оклейстеризовать крахмал, то есть перевести его в растворимое состояние.
Когда разваренная картофельная масса остынет, примерно до температуры около 60°, ее смешивают с солодом. Солод — это проросший ячмень. Зачем же нужен солод? Здесь надо пояснить, что для превращения крахмала в спирт его нужно предварительно перевести в сахар. Только сахар способен «бродить». Получается как бы трехступенчатый переход. На первой ступеньке — крахмал, на нижней — спирт, а посредине — сахар. Преобразование крахмала в сахар для вас уже не новость. Мы видели, как при варке патоки из крахмала получается глюкоза. Только там это происходило при участии серной или соляной кислоты; здесь же превращение крахмала производит солод. Точнее — даже не солод, а содержащиеся в нем особые химические вещества, так называемые ферменты. Слово «ферменты» означает «бродила». Дело в том, что впервые вещества эти были обнаружены при брожении виноградного сока. Ферменты в ничтожных количествах, словно невидимые волшебники, способны в тысячи, даже в миллионы раз ускорять ход химических превращений. Ферменты принимают деятельное участие во всех жизненных отправлениях нашего организма. Без них было бы невозможно дыхание; с их помощью происходит переваривание пищи. Поэтому-то ферменты называют иначе биологическими, то. есть жизненными, катализаторами. Их очень много в природе, и между ними установилось своеобразное «разделение труда». Каждый фермент способен вызывать и ускорять только какое-нибудь определенное превращение. Напомню одно, вероятно хорошо знакомое вам, явление. Если долго жевать во рту кусочек белого хлеба, он постепенно приобретает сладковатый вкус. Это значит, что какая-то часть крахмала хлеба превратилась в сахар. Проверить это можно и с помощью известной вам йодной пробы. Сделал это превращение особый фермент — птиалин, который содержится в нашей слюне. Подобное этому происходит и на спиртовом заводе.
Фермент амилаза, содержащийся в солоде, преобразует безвкусный крахмал картошки в сладкий сахар. Этот фермент содержится не только в солоде. Им очень богаты всякого рода плесени. К ним относятся, например, такие плесневые грибки, как «аспергиллы» и «пенициллы». Последнее название вам напомнит всем теперь известное лекарство «пенициллин». Совершенно верно: он также получается из этой плесени. В странах Дальнего Востока — в Китае, в Японии и в других — уже очень давно вместо солода применяют плесень.
В последнее время опыты в этой области производятся и у нас. В самом деле, применение препаратов из плесени, особенно из грибка «аспергиллюс оризэ», куда выгоднее. Прежде всего ферментная сила такого препарата в два-три раза больше, чем солода. А кроме того, при проращивании солода большая часть ячменя расходуется на дыхание зерна и на другие нужды без пользы для дела. Уже теперь в нашей стране один из спиртовых заводов работает на препаратах плесени вместо солода.
Вернемся, однако, на завод. После того как крахмал преобразован в сахар, наступает самое главное: сахар надо превратить в спирт или, как говорят на заводе, подвергнуть картофельный затор брожению. Здесь на сцену выступают главные наши «химики» — дрожжевые грибки. Они-то и совершают второе превращение крахмала картошки. Разваренный картофель подается в большие, так называемые бродильные, чаны. Емкость такого чана равна 250 кубическим метрам. В нем может поместиться чуть ли не два школьных класса. Сюда же, в чан задают и дрожжи.
Как и ферменты, дрожжи бывают различные. Для производства спирта применяют специальный вид дрожжей. Дрожжевые клетки очень малы; их можно увидеть только под микроскопом. Насколько они малы, вы можете судить хотя бы из того, что в одном грамме дрожжевой массы содержится около 14 миллиардов клеток. В бродильный чан вдувают воздух. Дрожжевые грибки начинают усиленно размножаться и, как заправские химики, начинают свою «работу». Словно море в штормовую погоду, бушует, пенится жидкость в огромном бродильном чане. Это незаменимые помощники наши — дрожжи — перерабатывают сахар в спирт и углекислый газ. Каждая дрожжевая клетка превращается в миниатюрный, невидимый глазом химический завод. Сахар, содержащийся в заторе, проникает сквозь оболочку внутрь дрожжевой клетки. Здесь также не обходится без ферментов. Дрожжевая клетка выделяет особый фермент—зимазу, а она уже, в свою очередь, переводит сахар в спирт и углекислый газ. Углекислый газ в виде бесчисленных пузырьков вспенивает, волнует жидкость. Спирт же остается спокойно в растворе. Но вот пройдет двое, а подчас трое суток, дрожжи перестают действовать, брожение затихнет, и успокоится бурное море в заводском бродильном чане.
Далее всё происходит яснее и проще. Бражку, то есть жидкость, в которой содержится спирт, вместе с другими продуктами брожения нагревают в специальных перегонных аппаратах. При этом прежде всего испаряется спирт, как более летучая жидкость; пары его улавливают и охлаждают в отдельном сосуде. Вследствие этого они конденсируются и превращаются в прозрачную жидкость с острым, обжигающим вкусом. Вот эту жидкость и называют в химии этиловым, или винным, спиртом. Спирт очень важный и нужный продукт. Его применяют в ста пятидесяти различных производствах. Подсчитали, что спирт находит себе в народном хозяйстве около пяти тысяч различных применений. Всего, конечно, не перечислить. Спирт используют как горючее; из него делают уксус и много других самых разнообразных химических продуктов. Он нужен для приготовления лекарств; им, наконец, пользуются в лабораториях и больницах.
В последнее время спирт приобрел еще большее, прямо-таки исключительное значение в связи с тем, что из него стали делать один, особо важный и ценный материал.
Но прежде чем об этом рассказать, вернемся еще раз к нашим «невидимым химикам» и к крахмалу. Мы уже вскользь указывали, что, подобно ферментам, микроорганизмы приспособлены для каких-либо одних определенных превращений. Вовсе не все дрожжи способны перерабатывать сахар в спирт и углекислый газ. Для этого годятся только дрожжи «Сахаромицес».
Есть другие дрожжи, у которых другая «специальность». Вот, например, дрожжи под названием «эндомюцес вериалис». Если их «откармливать» картофельным крахмалом, то они, оказывается, накапливают большое количество жира, больше четверти своего веса. Такого количества жира мы не получаем из самых богатых масличных растений. Кроме того, полученное таким образом «дрожжевое масло» по своему качеству не отличается от лучшего прованского масла. Всё это пока только научные опыты. Но кто знает, может быть, в ближайшем будущем уже появятся у нас заводы, на которых с помощью дрожжей будут из картошки получать масло, как теперь получают спирт.