การผลิตเอทธิลแอลกอฮอล์
๑. ขั้นตอนการหมัก (Fermentation) แบ่งตามชนิดของวัตถุดิบ
๑.๑ วัตถุที่มีน้ำตาลได้แก่ อ้อย ข้าวฟ่างหวาน เป็นต้น นำวัตถุดิบดังกล่าวมาบีบหรือรีดเพื่อให้ได้ของเหลวที่มีน้ำตาลออกมา
๑.๒ วัตถุที่มีแป้งหรือเซลลูโลส ได้แก่ มันสำปะหลัง ข้าว ข้าวโพด ผักตบชวา เป็นต้น ต้องใช้เอนไซม์ย่อยแป้งหรือเซลลูโลสให้ได้น้ำตาลออกมาก่อน เมื่อได้น้ำตาลแล้วหลังจากนั้นเติมยีสต์ ซึ่งยีสต์จะใช้น้ำตาลเป็นอาหาร แล้วผลิตเอทธิลแอลกอฮอล์ และคาร์บอนไดออกไซด์ออกมาดังสมการ
ตามทฤษฏีจะได้เอทธิลแอลกอฮอล์ ๕๑.๑% และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ๔๘.๙% โดยน้ำหนัก แต่ในทางปฎิบัติจะได้แอลกอฮอล์ประมาณ ๔๘% และมีสารอื่น ๆ ปะปนออกมาด้วย นอกจากนี้ยังใช้น้ำตาล ๑% ในการสร้างเซลล์ยีสต์ สารประกอบอื่น ๆ ที่ปะปนมากับการเกิดแอลกอฮอล์ได้แก่
ซึ่งปริมาณของสารประกอบเหล่านี้ จะมีมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับสายพันธุ์ของยีสต์และการควบคุมสภาวะแวดล้อมของการหมัก โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุณหภูมิ
ในขั้นตอนการหมักนี้ จะใช้เวลาประมาณ ๓ วัน จะได้น้ำหนักที่มีแอลกอฮอล์ประมาณ ๙-๑๐% จากนั้นนำไปผ่านขั้นตอนการกลั่น เพื่อให้ได้แอลกอฮอล์ ๙๕%
การผลิตเอทธิลแอลกอฮอล์
๒. ขั้นตอนการกลั่น (Distillation)
กระบวนการกลั่นคือ การใช้ความร้อนให้สารที่มีจุดเดือดต่ำกว่าระเหยกลายเป็นไอออกไปก่อน แล้วควบแน่น (ผ่านในคอนเดนเซอร์ที่มีความเย็น) กลายเป็นของเหลว ออกจากส่วนผสม ในการกลั่นเอทธิลแอลกอฮอล์จะใช้ วิธีการกลั่นลำดับส่วนเป็นส่วนใหญ่
ภายในหอกลั่นลำดับส่วน จะเป็นชั้น เรียกว่า tray ที่มีลักษณะแตกต่างกัน และ จะใช้ tray ชนิดใดขึ้นอยู่กับการออกแบบ
น้ำหมักที่มีแอลกอฮอล์ ๙-๑๐% จะถูกป้อนเข้าที่ประมาณช่วงกลางหอกลั่น และไหลลงมาตามชั้นต่าง ๆ จนถึงส่วนล่างสุดของคอลัมน์ ที่เป็นส่วนให้ความร้อน (ส่วนใหญ่ใช้ไอน้ำลักษณะ direct steam)
ภายในหอกลั่น จะเกิดการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างของเหลวที่ควบแน่นตกลงมาข้างล่างซึ่งเย็นกว่ากับไอของเหลวที่ร้อนกว่าซึ่งลอยขึ้นข้างบน เมื่อของเหลวในคอลัมน์ได้รับความร้อนจากไอของเหลวบางส่วนที่มีจุดเดือดต่ำจะกลายเป็นไอ ไอของเหลวที่ลอยขึ้นไป เมื่อให้ความร้อนแก่ไอส่วนอื่นแล้ว ตัวเองก็เย็นลง บางส่วนซึ่งมีจุดเดือดสูง จะควบแน่นเป็นของเหลวตกลงมา วนเวียนเป็นแบบนี้เรื่อยไป
จึงเห็นได้ว่า ส่วนที่เป็นไอจะประกอบด้วยสาร ที่มีจุดเดือดต่ำ (ในที่นี้คือเอทธิลแอลกอฮอล์) เป็นส่วนใหญ่ ซึ่งจะแยกลอยขึ้นไปถึงยอดคอลัมน์ ไอนี้เมื่อผ่านคอนเดนเซอร์ จะควบแน่นเป็นของเหลวออกมาเรียกว่า Distillate ซึ่งเป็นสิ่งที่เราต้องการ คือ เอทธิลแอลกอฮอล์ และถ้าใน Distillate ยังไม่ได้เอทธิลแอลกอฮอล์ ๙๕% ก็จะนำกลับเข้าไป Reflux ในหอกลั่นใหม่จนกว่าจะได้ ๙๕% ส่วนของเหลวซึ่งควบแน่นอยู่ในคอลัมน์จะประกอบด้วย สารที่มีจุดเดือดสูง (ในที่นี้คือน้ำ) เป็นส่วนใหญ่ ซึ่งจะตกลงมาเป็น Residue หรือ Bottom product อยู่ที่ก้นหอกลั่น