Что такое медицинский этиловый спирт. Способы применения эталона.

Этанол или этиловый спирт относится к группе антисептических средств. Его используют наружно для обработки кожных поверхностей перед проведением различных медицинских манипуляций. На базе средства изготавливают различные лекарственные формы. Чаще всего, они предназначены для наружного применения. Внутрь медикаментозные препараты на базе этанола применяют в соответствии с инструкцией и только при наличии врачебных рекомендаций.

Содержание

• 1 Этимология названий
• 2 Получение 2.1 Брожение 2.1.1 Промышленное производство спирта из биологического сырья
• 2.1.2 Гидролизное производство

Получение

Существует 2 основных способа получения этанола — микробиологический (спиртовое брожение) и синтетический (гидратация этилена):

Брожение

Известный с давних времён способ получения этанола — спиртовое брожение органических продуктов, содержащих углеводы (виноград, плоды и т. п.) под действием ферментов дрожжей и бактерий. Аналогично выглядит переработка крахмала, картофеля, риса, кукурузы, источником получения топливного спирта является вырабатываемый из тростника сахар-сырец и проч.

Раствор, получаемый в результате брожения, содержит не более 15 % этанола, так как в более концентрированных растворах дрожжи нежизнеспособны. Полученный таким образом этанол нуждается в очистке и концентрировании, обычно путем дистилляции.

Промышленное производство спирта из биологического сырья

Современная промышленная технология получения этилового спирта из пищевого сырья включает следующие стадии:

• Подготовка и измельчение крахмалистого сырья — зерна (прежде всего — ржи, пшеницы), картофеля, кукурузы и т. п.
• Ферментация. На этой стадии происходит ферментативное расщепление крахмала до сбраживаемых сахаров. Для этих целей применяются рекомбинантные препараты альфа-амилазы, полученные биоинженерным путём — глюкамилаза, амилосубтилин.
• Брожение. Благодаря сбраживанию дрожжами сахаров происходит накопление в бражке спирта.
• Брагоректификация. Осуществляется на разгонных колоннах.

Отходами бродильного производства являются углекислый газ, барда, эфиро-альдегидная фракция, сивушный спирт и сивушные масла.

Спирт, поступающий из брагоректификационной установки (БРУ) не является безводным, содержание этанола в нём до 95,6 %. В зависимости от содержания в нём посторонних примесей, его разделяют на следующие категории:

• 1 сорт
• высшей очистки
• базис
• Экстра
• Люкс
• Альфа

Производительность современного спиртового завода около 30 000—100 000 литров спирта в сутки.

Гидролизное производство

В промышленных масштабах этиловый спирт получают из сырья, содержащего целлюлозу (древесина, солома), которую предварительно гидролизуют. Образовавшуюся при этом смесь пентоз и гексоз подвергают спиртовому брожению. В странах Западной Европы и Америки эта технология не получила распространения, но в СССР существовала развитая промышленность кормовых гидролизных дрожжей и гидролизного этанола.

Гидратация этилена

• В промышленности, наряду с первым способом, используют гидратацию этилена. Гидратацию можно вести по двум схемам: прямая гидратация при температуре 300 °C, давлении 7 МПа, в качестве катализатора применяют ортофосфорную кислоту, нанесённую на силикагель, активированный уголь или асбест.
• гидратация через стадию промежуточного эфира серной кислоты, с последующим его гидролизом (при температуре 80—90 °С и давлении 3,5 МПа).

Эта реакция осложняется образованием диэтилового эфира.

Очистка этанола

Этанол, полученный путём гидратации этилена или брожением, представляет собой водно-спиртовую смесь, содержащую примеси. Для его промышленного, пищевого и фармакопейного применения необходима очистка. Фракционная перегонка позволяет получить этанол с концентрацией около 95,6 % (мас.); эта неразделимая перегонкой азеотропная смесь содержит 4,4 % воды (мас.) и имеет температуру кипения 78,15 °C.

Перегонка освобождает этанол как от легколетучих, так и от тяжёлых фракций органических веществ (кубовый остаток).

Абсолютный спирт

Абсолютный спирт — этиловый спирт, практически не содержащий воды. Он кипит при температуре 78,39 °C, в то время как спирт-ректификат, содержащий не менее 4,43 % воды, кипит при 78,15 °C. Получают перегонкой водного спирта, содержащего бензол, и другими способами.[1]

История

Этанол использовался человечеством еще с древних времен. Он играл роль составной части напитков, лекарств, как успокоительное и афродизиак, а также имел место в проведении религиозных обрядов.

В Древнем Египте его добывали ферментацией растительного сырья. Таким способом получали только разбавленный раствор спирта. С целью увеличения концентрации в Китае изобрели способ перегонки. Как свидетельствуют росписи на китайской керамике, напитки из ферментированной смеси риса, фруктов и меда изготавливали еще 9000 назад. Примерно в это же время на Ближнем Востоке спирт получали из винограда и ячменя, о чем свидетельствуют записи на глиняных табличка в Междуречье.

В Средневековье этиловый спирт играл роль основы для приготовления многочисленных лекарств и настоек. Алхимики всегда использовали этанол в своих работах, дав ему название лат. Aqua vitae, то есть живая вода.

Чистый этанол впервые получил в 1796 году российско-немецкий химик Товий Егорович Ловиц. Согласно описанию ведущего ученого того времени Антуана Лорана Лавуазье, исследуемая соединение состояла из химических элементов углерода, водорода и кислорода. В 1808 году швейцарский биохимик Николя Теодор де Соссюр установил химическую формулу этанола, а пятьдесят лет спустя шотландский химик Арчибальд Скотт Купер предложил его структуру.

Первый синтетический метод получения этилена разработали независимо друг от друга английский химик Генри Геннель и французский фармацевт Жорж-Симон Серюлла в 1826 году. А в 1828 английский физик и химик Майкл Фарадей получил этанол путем каталитической гидратации этен, побочного продукта переработки нефти и газа. Этот способ лег в основу многих методов, которые применяются в производстве этанола и по сей день.

Свойства

Физические свойства

Внешний вид: в обычных условиях представляет собой бесцветную летучую жидкость с характерным запахом. Следует избегать популярной ошибки: часто смешивают свойства 95,57 % спирта и абсолютизированного. Их свойства почти одинаковы, но величины начинают различаться, начиная с 3 — 4-й значащей цифры.
Свойства этанола

Смесь 95,57 % этанола + 4,43 % воды является азеотропной, т. е. не разделяется при перегонке.

Химические свойства

Взаимодействует со щелочными металлами с образованием этилатов (или в общем случае — алкоголятов) и водорода.

Наркотические свойства

Существует разница между химико-фармакологическим и юридическим определениями наркотических свойств этанола. С химико-фармацевтической точки зрения этанол обладает наркотическими свойствами, в то время как с юридической точки зрения этанол наркотиком не признаётся, хотя указание на наркотические свойства в некоторой технико-юридической документации также присутствует.

Указание на наркотические свойства этанола присутствуют в ряде учебников по фармакологии, в специализированных фармацевтических и химических словарях[2], в энциклопедиях.[3] Так, химико-фармакологическое определение, взятое из Учебника фармакологии» под ред. С. В. Аничкова, М. Л. Беленького, гласит:

Этиловый алкоголь — винный спирт, Spiritus Vini (C2H5OH) по своим фармакологическим свойствам относится к наркотическим веществам жирного ряда.

Наркотические свойства этанола проявляются также в характерном алкогольном возбуждении, за которым следует угнетение функций центральной нервной системы, включая блокирование работы центров торможения.

Наркотический характер воздействия этанола также подтверждается тем фактом, что алкоголизм, являющийся формой зависимости от этанола, рассматривается как форма наркомании[4].

Зерновой дистиллят по ГОСТ

В настоящее время на территории РФ действует ГОСТ Р 55799-2013 «Дистиллят зерновой. Технические условия».

В таблице 3 представлены органолептические показатели для зерновых дистиллятов.

Таблица 3

По физико-химическим свойствам зерновые дистилляты должны соответствовать значениям, указанным в таблице 4.

Применение

Топливо

Этанол может использоваться как топливо, в т. ч. для ракетных двигателей, двигателей внутреннего сгорания в чистом виде. Ограничено в силу своей гигроскопичности (отслаивается) используется в смеси с классическими нефтяными жидкими топливами. Применяется для выработки высококачественного топлива и компонента бензинов — Этил-трет-бутилового эфира, более независимого от ископаемой органики, чем МТБЭ.

Химическая промышленность

• Служит сырьём для получения многих химических веществ, таких, как ацетальдегид, диэтиловый эфир, тетраэтилсвинец, уксусная кислота, хлороформ, этилацетат, этилен и др.;
• Широко применяется как растворитель (в лакокрасочной промышленности, в производстве товаров бытовой химии и многих других областях);
• Является компонентом антифризов и стеклоомывателей.
• В бытовой химии этанол применяется в чистящих и моющих средствах, в особенности для ухода за стеклом и сантехникой. Является растворителем для репеллентов.

Медицина

В медицине этиловый спирт в первую очередь используется как растворитель, экстрагент и антисептик.

• по своему действию этиловый спирт можно отнести к антисептикам;
• как обеззараживающее и подсушивающее средство, наружно;
• подсушивающие и дубящие свойства 96%-го этилового спирта используются для обработки операционного поля или в некоторых методиках обработки рук хирурга;
• растворитель для лекарственных средств, для приготовления настоек, экстрактов из растительного сырья и др.;
• консервант настоек и экстрактов (минимальная концентрация 18 %);
• пеногаситель при подаче кислорода, искусственной вентиляции легких;
• в согревающих компрессах;
• для физического охлаждения при лихорадке (для растирания)[5];
• возможно применение как компонента парентерального питания (в виде 5 % раствора) у ослабленных больных с учётом высокой энергетической ценности вещества
• компонент общей анестезии в ситуации дефицита медикаментозных средств
• Как пеногаситель при отеке легких в виде ингаляции 33 % раствора.
• Этанол является противоядием при отравлении некоторыми токсичными спиртами, такими как метанол и этиленгликоль. Его действие обусловлено тем, что фермент алкогольдегидрогеназа, при наличии нескольких субстратов (например, метанол и этанол) осуществляет лишь конкурентное окисление, благодаря чему после своевременного
  (почти немедленного, вслед за метанолом/этиленгликолем) приёма этанола уменьшается текущая концентрация токсичных метаболитов (для метанола — формальдегида и муравьиной кислоты, для этиленгликоля — щавелевой кислоты).

Парфюмерия и косметика

Является универсальным растворителем различных веществ и основным компонентом духов, одеколонов, аэрозолей и т. п. Входит в состав разнообразных средств, включая даже такие как зубные пасты, шампуни, средства для душа, и т. д.

Пищевая промышленность

Наряду с водой, является необходимым компонентом спиртных напитков (водка, виски, джин и др.). Также в небольших количествах содержится в ряде напитков, получаемых брожением, но не причисляемых к алкогольным (кефир, квас, кумыс, безалкогольное пиво и др.). Содержание этанола в свежем кефире ничтожно (0,12 %), но в долго стоявшем, особенно в тёплом месте, может достичь 1 %. В кумысе содержится 1—3 % этанола (в крепком до 4,5 %), в квасе — от 0,6 до 2,2 %.

Растворитель для пищевых ароматизаторов. Может быть использован как консервант для хлебобулочных изделий, а также в кондитерской промышленности.

Зарегистрирован в качестве пищевой добавки E1510

[6].

Энергетическая ценность этанола — 7,1 ккал/г.

Влияние спирта на кожу и состояние мышц организма человека

Как правило, воздействие алкоголя на организм человека всегда негативное, ведь при попадании его внутрь, по крови он быстро разносится ко всем органам, часто вызывая их разрушение.

Этанол (этиловый спирт), C2H5OH – это токсин, при приеме которого, печень старается его обезвредить. Данная летучая прозрачная жидкость, обладающая характерным запахом, жгучим вкусом, отлично разводится водой.

Этот продукт брожения дрожжевых грибков могут изготавливать химическим способом.

Важно!

Он хорошо горит, легко воспламеняется, применяется в качестве технической жидкости тормозных устройств, как растворитель или топливо.

Часто такое заболевание, как алкоголизм, является наследственным, если в семье выпивали оба родителя, и им не было оказано должное лечение, то их ребенок тоже в будущем может стать алкоголиком.

Людей, которые любят крепкие напитки, часто интересует вопрос о том, как действует алкоголь на организм человека? Этанол, как правило, концентрируется в мозге и печени, он быстро способен убить клетки этих органов.

Кроме того, спирт является мутагеном. Как правило, во взрослом организме мутантные клетки ликвидируются иммунной системой, но если она не справляется, то у людей с алкоголизмом возникает рак желудка, ротовой полости, печени, пищевода.

Также алкоголь влияет следующим образом:

• Нарушает развитие плода. Часто страдает мозг, поражается сердце ребенка, происходит недоразвитие конечностей.
• Активизирует рецепторы акислоты ГАМК, главного тормозного передатчика в нервной системе. В результате понижается возбудимость клеток.
• Высокое содержание этанола усиливает синтез эндорфинов и дофа. У пациента наступает эйфория.
• Нарушает метаболизм в организме. Данный фактор провоцирует развитие психологического синдрома.
• Токсическое действие. Как правило, определяется повышением пульса, нехваткой воздуха, нарушением работы сердца.
• Систематическое употребление крепких напитков провоцирует жировую дистрофию и воспаление печени. Разрушаются гепатоциты, возникает цирроз.
• Провоцирует алкогольную энцефалопатию. Болезнь начинается с психических нарушений со статичными или однообразными зрительными иллюзиями и галлюцинациями.

Все остальные, как правило, на себе испытывают вредные последствия от употребления этилового спирта. Лишь в небольших дозах спирт полезен для организма, но если немного выпить лишнего, то вреда будет больше, чем пользы.

Для каждого человека есть своя смертельная доза алкоголя. Для мужчины весом в 70 кг, который не пьет, это:

• 750 мл водки, выпитые за пять часов;
• 300 мл чистого спирта, выпитого на протяжении пяти часов.

Для женщин это:

• 450 мл водки, выпитые за пять часов.

Если человек постоянно употребляет спиртные напитки, он может погибнуть от 3 бутылок водки или 600 мл чистого спирта, выпитые за 5 часов и быстрее.

Кровь в норме может содержать 0,4 промилле (‰) и это является допустимым уровнем.

Когда концентрация спирта составляет больше 3,8 промилле, может наступить паралич дыхательных путей, в результате которого человек умирает. Смерть еще возможна тогда, когда концентрация достигает 2,2-3,2‰.

При этом разрушительно алкоголь влияет на сердце, мозг, желудок и репродуктивную систему.

Слизистые оболочки высыхают, иммунитет организма слабеет, возникает высокая опасность возникновения туберкулеза. Первым признаком его появления является сильный кашель, который может возникнуть на второй день после чрезмерного употребления спиртных напитков.

Кроме того, отрицательное влияние алкоголя на дыхательную систему может вызвать следующие заболевания:

• эмфизему легких;
• трахеобронхит;
• хронический бронхит.

Это способствует тому, что протекание всасывания полезных питательных веществ нарушается, происходит угнетение выделения ферментов, образуется застой пищи в кишечнике и желудке.

Как правило, отрицательное влияние алкоголя на желудок может вызвать:

• сахарный диабет;
• хроническую стадию панкреатита;
• гастрит;
• рак желудка;
• сильную боль в животе.

Представители сильной половины человечества тоже страдают от чрезмерного принятия крепких напитков. Вредное влияние алкоголя на репродуктивную систему мужчины выражается в снижении полового влечения, развитии импотенции и бесплодия.

Пьянство еще провоцирует атрофию яичек, приводит к рождению нездорового ребенка.

Кроме того, нарушается регуляция сахара, что вызывает необратимые последствия: неправильную работу мозга, сахарный диабет, проблемы с сосудами.

Об этом могут свидетельствовать такие заболевания:

• высокое артериальное давление;
• атеросклероз;
• аритмия;
• ишемическое заболевание сердца.

Алкоголь токсичен для ткани мозга, поэтому часто может наблюдаться состояние опьянения после распития крепких напитков. Спиртное способно спровоцировать разрушение, онемечение и отмирание коры головного мозга.

Негативные последствия того, как алкоголь действует на мозг:

• нарушаются эндокринные функции;
• поражаются мозговые центры, которые регулируют сосудистый тонус;
• изменяется реакция вегетативного происхождения;
• возникают проблемы с психикой, памятью, умственным развитием.

Алкогольное влияние на кожу и состояние мышц проявляется в следующем:

• происходит дегидратация;
• снижается тестостерон;
• повышается эстроген;
• уменьшается мышечная масса тела;
• мышцы слабеют, атрофируются, теряют тонус;
• снижается синтез протеина;
• возникает дефицит ралов (фосфора, кальция, цинка) и витав (А, В и С);
• происходит неконтролируемое пополнение организма калориями.

Например, в вине красного цвета содержатся микроэлементы и антиоксиданты, которые нужны организму. При этом следует выпивать не больше трех бокалов в неделю.

Кроме того, красное вино выводит шлаки и токсины, нормализует метаболизм, является отличным профилактическим средством от атеросклероза. Исходя из напитка, можно выделить положительное влияние:

• шампанское можно в небольших дозах принимать для слабого сердца;
• глинтвейн поддерживает организм при бронхите, простуде, пневмонии, гриппе;
• водка способна понижать холестерин;
• пиво тормозит процесс старения, уменьшает риск возникновения болезней сердца.

Но какая доза спиртного полезна для человека? Доктора рекомендуют мужчинам выпивать не больше 20 г чистого спирта, а женщинам – 10 г. Как правило, это количество содержится в 100 граммах вина, 30 граммах водки и 300 мл пива.

Прием одной ложки алкоголя дважды за неделю может выполнять роль мобилизатора для организма, т. е. наступает эффект гормезиса. Этот метод помогает человеку быстро встряхнуться. При этом категорически запрещается давать крепкие напитки ребенку.

Применение этанола в качестве автомобильного топлива

В разных странах действуют разные государственные программы применения этанола на транспорте:

В США «Энергетический билль», подписанный президентом Бушем в августе 2005 года, предусматривает производство к 2012 году ежегодно 30 миллиардов литров этанола из зерна и 3,8 миллиардов литров из целлюлозы (стебли кукурузы, рисовая солома, отходы лесной промышленности).

Этанол хорошо смешивается с водой, в отличие от бензина. Проблема расслаивания смеси бензина и этанола на данный момент не решена.

Автомобильный парк, работающий на этаноле

Смесь этанола с бензином обозначается буквой Е. Цифрой у буквы Е обозначается процентное содержание этанола. Е85 — означает смесь из 85 % этанола и 15 % бензина.

Смеси до 20 % содержания этанола могут применяться на любом автомобиле. Однако некоторые производители автомобилей ограничивают гарантию при использовании смеси с содержанием более 10 % этанола. Смеси, содержащие более 20 % этанола, во многих случаях требуют внесения изменения в систему зажигания автомобиля.

Автопроизводители выпускают автомобили, способные работать и на бензине, и на Е85. Такие автомобили называются «Flex-Fuel». В Бразилии такие автомобили называют «гибридными». В русском языке названия нет. Большинство современных автомобилей либо изначально поддерживают использование такого топлива, либо опционально, по соответствующему запросу.

В 2005 году в США более 5 млн автомобилей имели Flex-Fuel двигатели. В конце 2006 г. в США эксплуатировалось 6 млн автомобилей с Flex-Fuel двигателями. Общий автопарк составляет 230 млн автомобилей.

1200 заправочных станций продают Е85 (май 2007). Всего в США автомобильное топливо продают около 170 000 заправочных станций.

В Бразилии около 29 000 заправочных станций продают этанол.

Экономичность

Себестоимость бразильского этанола (около 0,19 долларов США за литр в 2006 г.) делает его использование экономически выгодным.

Экологические аспекты

Биоэтанол как топливо нейтрален в качестве источника парниковых газов. Он обладает нулевым балансом диоксида углерода, поскольку при его производстве путём брожения и последующем сгорании выделяется столько же CO2, сколько до этого было взято из атмосферы использованными для его производства растениями.

В 2006 году применение этанола в США позволило сократить выбросы около 8 млн тонн парниковых газов (в СО2 эквиваленте), что примерно равно годовым выхлопам 1,21 млн автомобилей.

Безопасность и регулирование

Денатурат

• Этанол — горючее вещество, смесь его паров с воздухом взрывоопасна.
• Спирт этиловый синтетический, технический и пищевой, непригодный для производства алкогольной продукции, входит в список ядовитых веществ для целей статьи 234 и других статей Уголовного кодекса Российской Федерации[7]
• С 2005 года розничная продажа спирта в России запрещена (за исключением районов Крайнего Севера) [8]

Токсикология этанола

В зависимости от дозы, концентрации, пути попадания в организм и длительности воздействия этанол может обладать наркотическим, наркозным и токсическим действием. В определённых дозах к массе тела и концентрациях приводит к острому отравлению и смерти (смертельная разовая доза — 4-12 граммов этанола на килограмм веса). Однако этанол является естественным метаболитом человеческого организма, и в определённых дозах используется в медицине как самостоятельное лекарственное средство, а также как растворитель фармацевтических препаратов, экстрактов и настоек.

Длительное употребление этанола может вызвать такие заболевания, как гастрит, язва желудка, рак желудка и рак пищевода.

Употребление этанола может вызвать оксидативное повреждение нейронов головного мозга.

Злоупотребление алкогольными напитками может привести к алкоголизму.

Передозировка алкоголя

Потребление напитков, содержащих этиловый спирт, вызывает опьянение, уровень которого зависит от количества принятого алкоголя. Наличие алкоголя в организме определяют лабораторно, путем исследования крови или мочи, но передозировку спиртного заметно и по внешним признакам. Наиболее распространенные:

• путаница или бессознательное состояние;
• нарушение координации;
• тошнота и рвота;
• замедленное или прерывистое дыхание;
• потеря памяти;
• слабость.

Эффект алкогольного отравления усиливается еще больше, если принимать спирт на фоне некоторых медпрепаратов. Не стоит сочетать этанол с антидепрессантами, парацетамолом, обезболивающими или успокоительными препаратами, противосудорожными лекарствами.

И полностью отказаться от спирта важно:

• беременным;
• людям с диагнозом алкоголизм;
• при болезнях печени и поджелудочной железы;
• при сердечной недостаточности и слабом сердце;
• лицам с заболеваниями сосудов.

Примечания

1. Статья «Абсолютный спирт» в БСЭ.
2. Фармацевтический справочник Химик.ру
3. Большая Советская Энциклопедия, статья «Этиловый спирт»
4. БСЭ, статья «Алкоголизм»
5. Средства, влияющие на ЦНС
6. E1510 — спирт этиловый
7. Постановление Правительства Российской Федерации от 29 декабря 2007 г. N 964 г. Москва «Об утверждении списков сильнодействующих и ядовитых веществ для целей статьи 234 и других статей Уголовного кодекса Российской Федерации, а также крупного размера сильнодействующих веществ для целей статьи 234 Уголовного кодекса Российской Федерации»
8. Статья 26 Федерального закона от 22.11.1995 N 171-ФЗ (ред. от 05.04.2010) (Консультант+)