איך לזקק אלכוהול מתוך יין?

בניסוי הזה נפריד את האלכוהול שנמצא בתוך יין בשיטה שנקראת זיקוק – ונעשה זאת באמצעים ביתיים ופשוטים. בסוף הניסוי נוכיח שבאמת קיבלנו אלכוהול, ולשם כך נדליק אותו וגם ניעזר בחושי הריח והטעם. יש לבצע את הניסוי רק תחת השגחה של מבוגר!

ציוד וחומרים

• יין (עדיף עם שיעור אלכוהול גבוה יחסית, של 15-11 אחוז)
• כוס רחבה
• מצקת מרק ממתכת – בקוטר גדול יותר מפתח הכוס (ראו את מהלך הניסוי)
• קוביות קרח
• אבן טוף
• נייר סופג
• צלחת
• גפרורים או מצית
• תנור מיקרוגל

מהלך הניסוי
את מהלך הניסוי אפשר לראות בסרטון הבא:

הסבר
יין הוא משקה שמופק ממיץ ענבים שעבר תהליך שנקרא תסיסה, על ידי שמרים. בתהליך התסיסה, השמרים "אוכלים" את הסוכר שנמצא במיץ הענבים ומפרישים בחזרה חומר בשם אלכוהול (השם המדעי שלו הוא אתנול), וגז בשם פחמן דו-חמצני (CO₂). כשמייצרים יין, הגז משתחרר לאוויר והאלכוהול נותר במיץ הענבים. אפשר לומר שכאשר אנו שותים יין אנחנו שותים למעשה את ההפרשות של יצורים אחרים – השמרים.

האלכוהול הוא סוג של סם – והוא מה שגורם למי ששותה יין, או כל משקה אלכוהולי אחר, להשתכר. עבור עולם היצורים הזעירים, כמו חיידקים ושמרים, האלכוהול הוא חומר רעיל, ואכן כשרמת אלכוהול מגיעה ל-17 אחוז ומעלה, כל השמרים מתים מהאלכוהול שהם עצמם הפרישו, כך שאי אפשר להגיע לשיעור אלכוהול גבוה יותר בשיטה של תסיסת שמרים.

אם רוצים להשיג אלכוהול ברמה גבוהה יותר צריך להפריד אותו מתמיסת היין, שכוללת גם מים. השיטה הנפוצה ביותר להפרדה בין נוזלים נקראת זיקוק – והיא מתבססת על טמפרטורות הרתיחה השונות של שני הנוזלים.

אלכוהול רותח בטמפרטורה של 78 מעלות צלזיוס, ואילו מים רותחים בטמפרטורה של 100 מעלות, לכן אם מחממים באטיות תערובת של אלכוהול ומים (למשל יין) כשטמפרטורת התערובת תגיע לסביבות 78 מעלות, האלכוהול יתחיל לרתוח ואילו המים יישארו במצבם הנוזלי. בזיקוק מבצעים את התהליך בתוך כלי שמסוגל לאסוף את האדים שעולים מהתמיסה ולעבות אותם – כלומר לקרר אותם ולהפוך אותם מחדש לנוזל, וכך אוספים מחדש בכלי אחר את הנוזל בעל טמפרטורת הרתיחה הנמוכה.

מערכת זיקוק מעבדתית פשוטה. מים מברז משמשים כנוזל קירור למעבה

מעבה יכול להיות כל גוף קר מספיק שיגרום לאדים שיבואו איתו במגע להיקוות עליו ולהפוך לנוזל. בניסוי הנוכחי השתמשנו בתור מעבה במצקת מלאה בקוביות קרח כדי לקרר את אדי האלכוהול שעולים מן היין. חשוב להשתמש במצקת ממתכת, ולא מפלסטיק, בגלל הולכת החום (והקור) הטובה של מתכות. כמו שנאמר בסרטון, שימו לב שגם אדי מים מהאוויר יכולים להתעבות על המצקת (כמו שהם מתעבים על דפנות בקבוק או כוס עם משקה קר), לכן חשוב לנגב אותם לפני שמתחילים את עיבוי האלכוהול.

זיקוק הוא נושא קצת יותר מורכב ממה שהצגנו כאן, להרחבה קראו כאן כתבה נפרדת על זיקוק.

אבן הטוף שהוספנו ליין משמשת כאבן רתיחה שעוזרת למתן את תהליך הרתיחה. במהלך רתיחה נוצרות במים בועות של גז (בועות של הנוזל שמתאדה). אבני רתיחה משמשות כ"גרעינים" שעליהם נוצרים בקלות בועות של אדי הגז וכך נוצרת רתיחה עם בועות קטנות רבות במקום שבכל פעם תעלה בועה גדולה אחת בשעה שהנוזל ירתח. מבחינה מסוימת אבני הרתיחה ממלאות את אותו תפקיד של סוכריית המנטוס כשמכניסים אותה לקולה (ראו את הניסוי בקישור) – היא עוזרת לשחרר גז שמומס בנוזל.

מעניין לציין
יעילות ההפרדה בין חומרים על ידי זיקוק היא מוגבלת, במיוחד כשמשתמשים בחומרים שטמפרטורות הרתיחה שלהם קרובות. אפילו בניסוי הנוכחי, כבר ב-78 מעלות יש אידוי משמעותי גם של מים, ולכן בסוף הזיקוק לא מקבלים 100 אחוז אלכוהול, אלא תערובת חדשה שאחוז האלכוהול בה גבוה יותר מאשר ביין ועומד על כ-50-40 אחוז.

אם נרצה להגיע לאחוז אלכוהול גבוה יותר נצטרך לזקק את התמיסה שוב ושוב, אולם אפילו אם נזקק אותה אינסוף פעמים עדיין נמצא את עצמנו "תקועים" עם אלכוהול בריכוז של כ-96 אחוז (ו-4 אחוזי מים). בתמיסה בריכוז הזה, האלכוהול והמים מתאדים באותו קצב, כך שזיקוק לא יאפשר לנו להפריד ביניהם. אם בכל זאת נרצה להשיג 100% אלכוהול נצטרך להשתמש בשיטות אחרות, כמו להשתמש בחומרים שסופגים את המים באופן סלקטיבי.

ד"ר אבי סאייג
מכון דוידסון לחינוך מדעי
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בתגובה לכתבה זו ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.