我們都知道酒精是液態的,但是火鍋店中常見的燃料——固體酒精為什麼就是固態的呢?
原因就在於液體酒精中加入了一些固化劑。固化劑的種類很多,醋酸鈣、硝化纖維、乙基羧基乙基纖維素、高級脂肪酸等等,其中最常用的就是硬脂酸。除了硬脂酸之外,還要加入氫氧化鈉等添加劑。
硬脂酸顯酸性,而氫氧化鈉呈鹼性,兩者可以發生中和反應生成硬脂酸鈉。而硬脂酸鈉是一個長鏈的極性分子,不溶於乙醇,可均勻分散在乙醇中形成溶膠。當溫度降低時,膠粒的動能減少,原本分散的溶膠不穩定,大量膠粒析出, 膠粒靠分子之間的範德華引力相互連接起來形成網狀結構。酒精分子處於網狀結構的空隙中,被束縛於相互連接的硬脂酸鈉三維空間網狀骨架間隙中,呈不流動狀態而凝固,形成了固體酒精,這時膠體呈凝膠狀態。 當溫度升高時,膠粒的動能增大,分子的運動速度加快,膠粒的聯繫消失,網狀結構不再存在,膠粒呈自由活動狀態,就又變成了液態的溶膠。
製備固體酒精的方法並不複雜,步驟如下:
取含量95%的工業酒精100g,加入13g硬脂酸,在燒瓶中加熱攪拌,維持溫度在 60℃,直至硬脂酸完全溶解。時間大約需要40min。 在另一燒瓶中加入酒精84g, NaOH 2g,在同樣溫度下加熱攪拌,直至 NaOH完全溶解。然後,將兩份溶液趁熱混合均勻,然後倒入模具中,待自然冷卻後得均勻一致、幾乎透明的固體酒精。
影響固體酒精性能的條件:
①混合溫度。在溫度很低時由於硬脂酸不能完全溶解,因此無法製得固體酒精。最適宜的溫度是60℃ 。在60℃時兩溶液混合後並不立該產生固化,因此可以使溶液混合的非常均勻,混合後在自然冷卻的過程中,酒精不斷地固化,最後得到均勻一致的固體酒精。雖然在 70 ℃時所製得的產品外觀亦很好,但該溫度接近酒精溶液的沸點,酒精揮發速度太快,因此不宜選用該溫度。
②硬脂酸的用量。隨著硬脂酸用量的增加,產品的燃燒性能得到改善,燃燒時的流淌現象減輕,燃燒時間延長。但是隨著硬脂酸用量的增加,燃燒後的殘渣量增多,同時固體酒精的成本提高。硬脂酸的用量在6%時效果較好。
③鹼的用量。隨著氫氧化鈉的加入量增加,產品的硬度越來越大,固化效果越好,當加入的氫氧化鈉 超過1.5% 時,燃燒時間明顯變短,加入的鹼越多,成本也高,腐蝕性也大,並且會出現明顯的燒焦氣味,氫氧化鈉的用量控制在1.30%時較好。
④添加劑對固體酒精質量的影響。酒精在燃燒時火焰基本無色,而固體酒精由於加入了 氫氧化鈉,鈉離子的存在使燃燒時的火焰為黃色。若加入 0. 5%的硝酸銅,固體酒精的各項指標基本不受影響,但燃燒時火焰變 為藍色。可以選擇不同的鹽類,加入到固體酒精中去得到不同顏色的火焰,增加燃燒時的美感。
⑤製造多彩的固體酒精。通過在原料中加入著色劑,可以使原本無色的固體酒精呈現出五彩繽紛的色彩,從而增添情趣。著色劑可以是酚酞、甲基橙、甲基紅、硝酸銅、硝酸鈷、氯化鋇等。