“酒是陳的香”之謎

沈愛(ài)平

（江蘇省太倉(cāng)中等專(zhuān)業(yè)學(xué)校，江蘇太倉(cāng) 215400）

“酒是陳的香”之謎

沈愛(ài)平

（江蘇省太倉(cāng)中等專(zhuān)業(yè)學(xué)校，江蘇太倉(cāng) 215400）

從造酒工藝出發(fā)，研究酒在制作過(guò)程中且存放過(guò)程中發(fā)生的相關(guān)化學(xué)變化，從化學(xué)專(zhuān)業(yè)的角度講述了酒精的變化過(guò)程，用簡(jiǎn)短精煉的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)闡述民生問(wèn)題。

釀酒；乙醛；乙酸乙酯

1 研究背景

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

釀造過(guò)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(lèi)，稱(chēng)為糖化過(guò)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(shí)間越久，越是香醇，俗話(huà)說(shuō)“酒是陳的香”。

這是為什么呢？

釀酒及存放過(guò)程中主要包含如下化學(xué)過(guò)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(shí)間越久，其含量越高，香味則越濃郁。

不同釀酒廠(chǎng)釀造的酒由于釀造工藝以及釀造時(shí)間的長(zhǎng)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(duì)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(guò)程中，乙酸乙酯和乙醛的含量隨時(shí)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(duì)值就越大

3 建立模型棧流圖見(jiàn)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(shí)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(jiàn)，不管p1，p2相對(duì)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(jiàn)圖5）。這一點(diǎn)與實(shí)際情況也是相符的。

4.2 建議

（1）在釀酒過(guò)程中，必然會(huì)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(shì)，時(shí)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(zhǎng)無(wú)關(guān)，只與底面正三角形的邊長(zhǎng)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(zhǎng)7cm，斜邊邊長(zhǎng)5cm）

圖8 （底面邊長(zhǎng)5cm， 斜邊邊長(zhǎng)3cm）

通過(guò)進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)并觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以發(fā)現(xiàn)：

這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也進(jìn)一步佐證了假設(shè)猜想的正確。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

為探究不同框架四面體所成皂膜的特點(diǎn)規(guī)律，我們制作了多個(gè)底面邊長(zhǎng)相等而斜邊邊長(zhǎng)不相等的四面體，經(jīng)過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)及論證，發(fā)現(xiàn)了當(dāng)?shù)酌孢呴L(zhǎng)一定而斜邊邊長(zhǎng)不斷變化時(shí)，所成皂膜交匯點(diǎn)到底面距離等于一定長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

為進(jìn)一步驗(yàn)證該結(jié)論，我們對(duì)所成皂膜的面積進(jìn)行定量的計(jì)算，由計(jì)算結(jié)果可知所成膜面積在的范圍內(nèi)所成膜有交匯點(diǎn)，此時(shí)即時(shí)有膜面積最小值；當(dāng)時(shí)所成皂膜沒(méi)有交匯點(diǎn)，所成皂膜膜面積也就是側(cè)面三個(gè)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(shí)驗(yàn)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(yǔ)

1744年法國(guó)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(lái)被稱(chēng)為最小作用量原理。也就是說(shuō)，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(yàn)證這一特點(diǎn)規(guī)律，我們通過(guò)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(shí)驗(yàn)結(jié)論。

[1] 王振東.多彩斑斕誠(chéng)可愛(ài)——漫話(huà)肥皂泡[J].力學(xué)與實(shí)踐.2014，36（4）：511-516.

[2] 張凱，萬(wàn)志強(qiáng)，傅和青.水乳型膠黏劑成膜過(guò)程的研究進(jìn)展[J].粘接，2009（7）：71-74.

[3] 冷文秀，胡家晨，張?chǎng)谓?，?利用自制裝備測(cè)量液體表面張力系數(shù)[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2014（3）：44-46.

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

“Wine is Chen Xiang” Mystery

Shen Ai-ping

From the perspective of wine brewing process，this essay researches on chemical transformation in the process of wine manufacturing and storage.It represents the changes of ethyl alcohol from the point of Chemistry.Furthermore，livelihood issues are illustrated in terminology in brief.

wine brewing；acetaldehyde；ethyl acetate

TS262

A

1003–6490（2016）09–0124–02

2016–09–19

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