17世紀時,人們已經可以製造出高濃度的酒精了。
但製造成本卻比現代要高很多。
那時的釀酒原料主要還是穀物和甘蔗。
玉米、番薯、土豆當時還沒有推廣開,所以也不在釀酒原料之列。
由於糧食產量不高,很多國家都不鼓勵用糧食釀酒,有的還會在法律上予以限制。
給人喝的尚且都是如此,就更別說大量生產酒精用作燃料了。
作為穿越者,李國助固然可以嘗試用農作物秸稈製造酒精,以降低其製造成本。
但效果肯定是很難達到預期的。
因為以明末的技術條件,用秸稈製造酒精還存在不少困難需要克服。
這主要包括原料處理、發酵技術、蒸餾技術方面的限制。
原料處理方面,首先是從農田收集秸稈的難度比較大,其次是秸稈預處理困難。
那時的農業生產效率相對較低,作物秸稈雖然產量可觀,但分佈較為分散。
農民收割莊稼後,秸稈往往會被用於其他用途,如餵養家畜、當作燃料生火取暖做飯等。
要將其大量收集起來用於製造酒精,需要協調各方資源。
這在組織和實施上存在一定難度。
而且古代交通不便,運輸工具有限,
僅靠馬車或者人力,很難從廣袤的農田將大量秸稈運輸到一個集中的生產地點。
農作物秸稈主要由纖維素、半纖維素和木質素組成。
在當時,缺乏有效的預處理技術來破壞秸稈的細胞壁結構,
使其中的糖類物質能夠釋放出來用於發酵。
纖維素分子之間存在大量的氫鍵,使纖維素的結構緊密且穩定,難以被分解利用。
沒有現代化的粉碎裝置,僅靠石臼等簡單的工具,很難將秸稈粉碎成合適的顆粒大小。
這會影響後續的水解等工藝。
發酵技術方面,首先是微生物知識有限,其次是發酵條件控制難。
當時人對於發酵微生物的認識非常模糊。
人們雖然知道一些發酵現象,如釀酒過程中酵母的作用,
但對於微生物的種類、特性以及它們在發酵中的具體作用機制瞭解甚少。
這使得控制發酵過程變得十分困難,
無法像現代一樣精準地選擇和培養最適合秸稈發酵的微生物菌株。
沒有微生物培養的科學方法,古代釀酒主要依賴自然接種,導致發酵過程很不穩定。
自然環境中的微生物種類繁多,在利用秸稈發酵時可能會有雜菌混入。
這些雜菌可能會產生不良代謝產物,影響酒精的質量和產量,甚至會導致發酵失敗。
合適的溫度是發酵的關鍵因素之一。
當時還沒有精確的溫度控制裝置,很難維持秸稈發酵所需的最佳溫度範圍。
發酵過程還需要合適的酸鹼度環境。
當時缺乏對發酵體系酸鹼度監測和調節的有效手段。
秸稈發酵過程中pH值可能會因為微生物代謝產物的積累等因素而發生變化。
古代釀酒者很難對這種變化進行及時、有效的調整,從而影響發酵效率。
蒸餾技術方面,首先是裝置簡陋,其次是能源供應不足。
當時的蒸餾裝置還比較原始。
早期可能只是簡單的陶器等容器組合,密封效能差,在蒸餾過程中會有大量蒸汽洩漏,導致酒精回收率低。
傳統的蒸餾鍋與冷凝裝置之間的連線並不緊密,酒精蒸汽容易逸出,使得最終收集到的酒精量遠低於理論產量。
沒有先進的材料來製造耐高溫、耐高壓的蒸餾裝置。
在較高溫度和壓力下,酒精的分離效率可以提高,但古代的裝置很難滿足這樣的條件。
由於材質和工藝的限制,蒸餾裝置的容積也較小,
不能大規模地處理經過發酵的秸稈原料來提取酒精。
蒸餾過程需要消耗大量的能源來加熱。
古代主要的能源是木材、煤炭等,但能源供應並不穩定。
而且在一些地區,燃料資源本身就比較匱乏,獲取足夠的燃料來維持蒸餾過程是一個很大的挑戰。
在沒有大量森林資源的地區,木材的獲取成本很高,這就限制了蒸餾的次數和規模。
綜上所述,即使對於相關專業知識很紮實的穿越者來說,
要在明末的條件下,降低酒精生產的成本,並提升其產量到足以作為工業生產機器燃料的地步,還是非常困難的。
最重要的是,李國助很清楚實用型燃氣輪機是不可能在17世紀實現的。
因為燃氣輪機最理想的燃料是天然氣、液化石油氣、氫氣等氣體燃料,而不是酒精。
這可不是現在的技術條件能開採和儲存的。
此外,燃氣輪機的工作溫度和壓力也極高,遠非明末的技術條件所能滿足。
燃氣輪機的燃燒室溫度可以達到1000 ~2000攝氏度。
因為其燃燒過程需要產生足夠高能量的燃氣來驅動渦輪高效旋轉。
燃氣輪機進氣口的壓力也較高,經過壓氣機的壓縮作用,空氣壓力能大幅提升。
在明末的條件下,能夠實現的熱機只有蒸汽機。
蒸汽機的蒸汽溫度和壓力相對較低。
傳統的蒸汽機蒸汽溫度只有幾百度左右,壓力也只有幾個到幾十個大氣壓。
這是因為過高的蒸汽溫度和壓力對鍋爐和汽缸等部件的材料要求極高,
早期的材料技術難以承受像燃氣輪機那樣的高溫高壓環境。
李國助之所以放任三浦按針去研究這樣一個毫無希望的專案,
是因為燃氣輪機與蒸汽機都屬於熱機,工作原理和技術指標上有許多重合之處。
他希望三浦按針在研究燃氣輪機中遇到困難時,能夠變通地想到用蒸汽代替燃氣。
畢竟蒸汽的上升現象和做功現象都比燃氣的相同現象更容易被觀察到。
而且蒸汽機的鍋爐、氣缸、活塞等部件的技術要求,
也比燃氣輪機的壓氣機、燃燒室、渦輪等部件的技術要求低得多。
本來李國助完全可以巧妙地引導一下三浦按針,幫他把研究方向轉到蒸汽機上。
但他並不打算這麼做。
因為他想驗證一下“西方偽史論”中關於蒸汽機出處的觀點。