Спосіб очищення промислових водно-спиртових розчинів

Реферат: Спосіб очищення промислових водно-спиртових розчинів шляхом адсорбції шунгітом фракції 12 мм у співвідношенні адсорбент:водно-спиртовий розчин 1:10 - 1:20, тривалість процесу - 1020 хв. UA 105279 U (54) СПОСІБ ОЧИЩЕННЯ ПРОМИСЛОВИХ ВОДНО-СПИРТОВИХ РОЗЧИНІВ UA 105279 U UA 105279 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до харчової промисловості, зокрема до спиртової та лікерогорілчаної галузей. Відомий спосіб очищення водно-спиртових розчинів, який включає обробку їх активованим вугіллям і фільтрацію через пісок [ТР У 18.5084-96. Технологічний регламент на виробництво горілок і лікеро-горілчаних напоїв. - К.: Концерн "Укрспирт", 1996 р. - 328 с.]. Недоліком способу є незабезпечення технічно заявленого результату, що обумовлено властивостями активованого вугілля, тобто в певній мірі не задовольняються вимоги, які висуваються до промислових водноспиртових розчинів з метою їх подальшого використання для виробництва горілок, настойок. Найближчим технічним рішенням до заявленого способу є спосіб очищення промислових водно-спиртових розчинів міцністю 30-80 %об [Деклараційний патент № 52562А, опубл. 16.12.2002, бюл. № 12], що включає адсорбцію домішок палигорськітом в кількості 260-730 кг на 1000 дал. Цей спосіб не забезпечує належного очищення, так як при очищенні палигорськітом виникає значний гідравлічний опір, що утруднює проходження спиртового розчину через шар адсорбенту, виникає потреба у підвищенні тиску, в додаткових енерговитратах. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалити спосіб очищення промислових водно-спиртових розчинів шляхом використання більш ефективного сорбційного матеріалу та технологічних параметрів процесу, що дає можливість суттєво знизити кількість небажаних домішок в промислових водно-спиртових розчинах та підвищити їх дегустаційну оцінку. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб очищення промислових водно-спиртових розчинів включає адсорбцію сорбентом. Згідно з корисною моделлю, як адсорбент використовують шунгіт фракції 1-2 мм у співвідношенні адсорбент: водно-спиртовий розчин 1:10-1:20, тривалість процесу складає 10-20 хв. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками і технічним результатом полягає в наступному. Природний шунгіт утворився за рахунок періодичної вулканічної діяльності під дією періодичних підземних виливів магми в умовах зсувної деформації. Унікальністю шунгіту є те, що шунгітовий вуглець має аморфну структуру і стійкий до графітації, характеризується високою реакційною здатністю в термічних процесах, ефективними сорбційними властивостями, електропровідністю та хімічною стійкістю. Шунгіт - єдиний відомий мінерал, який містить фулерени (нещодавно відкрита нова глобулярна форма існування вуглецю). Особливість структури фулеренів полягає в тому, що атоми вуглецю в молекулах розташовані у вершинах правильних шести- і п'ятикутників, які покривають поверхню сфери і являють собою замкнуті багатогранники, що складаються з парної кількості скоординованих атомів вуглецю. Відмінністю фулеренів від частинок, що проявляють металічні властивості, є поверхневе розміщення електронної хмари і можливість зміни форми вуглецевої структури. Розсів електромагнітних хвиль визначається коливанням електронів, які розмежовуються на π-s і πстани. В процесі адсорбції на електронейтральній поверхні відбувається локалізація π-станів фулеренів, і частинка втрачає свої металеві властивості, внаслідок чого в збудженій формі виникає зв'язана електронна пара. Таким чином, мінерал проявляє біполярні властивості. Важливою характеристикою є наявність у шунгіту фулеренових вуглецевих нанотрубок, діаметр циліндричних порожнин яких складає 1-6 нм, довжина - до кількох мкм. Циліндрична поверхня трубок утворена кільцями активного вуглецю і має незаповнені пори. Основою структури шунгіту є глобула, яка складається із графітоподібних сіток, сформованих у пакети. В пакеті зібрано 6 графітоподібних плоских сіток з кількістю атомів вуглецю 300-600 і вигнута сітка, яка складається із 400 атомів вуглецю. У структурі сорбента чергуються упорядковані і не упорядковані зони із вуглецевих кілець гексагонів. На відміну від графіту, шунгіт має вільний пористий простір, який представлений тривимірними лабіринтом взаємопов'язаних розширень та звужень різного розміру та форми. При цьому виділяють мікропори до 2 нм, мезопори та макропори. Шунгіт містить у своєму складі 60-70 % вуглецю і 30-40 % золи. Очищення промислових водно-спиртових розчинів з використанням шунгіту проводили динамічним способом. Вміст альдегідів в очищеному розчині визначали хімічним способом, проводили дегустацію отриманих водно-спиртових розчинів. Спосіб полягає в наступному. Очищення водно-спиртових розчинів (сортівок) шунгітом здійснювали динамічним способом за наступною методикою: водно-спиртовий розчин концентрацією 40 %об з напірної ємкості самопливом надходить на фільтрацію через пісочний фільтр, потім у верхню частину адсорбера, заповненого шунгітом фракції 1-2 мм у кількості 1:10-1:20, тривалість процесу 10-20 1 UA 105279 U 5 10 хв. Очищений розчин накопичується у збірнику, в який додають передбачені інструкцією компоненти для отримання горілок, настойок. Адсорбція альдегідів і вищих спиртів здійснюється за допомогою нанотрубок шунгіту, які відіграють роль контейнера для накопичення в них молекул вуглеводнів, які за розмірами є меншими за розміри пор нанотрубок. Крім цього, деякі нанотрубки шунгіту мають вуглецеві атоми з активними реакційноспроможними групами, що дозволяє додатково адсорбувати речовини за рахунок утворення водневих зв'язків. Ймовірно, що частина альдегідів і вищих спиртів із водно-спиртового розчину адсорбується фулеренами шунгіту, які мають іонообмінні центри, внаслідок чого утворюються з'єднання з різним типом хімічного зв'язку. Результати проведеного хроматографічного та дегустаційного аналізів проб очищених шунгітом водно-спиртових розчинів показали зниження вмісту альдегідів і вищих спиртів та підвищення дегустаційної оцінки (табл. 1, 2). Таблиця 1 Вміст домішок в очищеному водно-спиртовому розчині концентрацією 40 %об, мг/дм Назва домішки Фракційність 1-2 мм Альдегіди 2-3 мм 1-2 мм Вищі спирти (сивушне масло) 2-3 мм 15 Співвідношення адсорбент: розчин 1:10 1:20 1:30 1:10 1:20 1:30 1:10 1:20 1:30 1:10 1:20 1:30 3 Тривалість взаємодії, хв. Поч. вміст домішки 6,0 7,0 10 хв. 20 хв. 30 хв. 40 хв. 2,5 3,0 4,2 3,0 3,1 3,0 1,2 2,3 2,4 1,5 2,5 4,0 1,5 3,7 4,6 2,0 3,2 3,6 3,0 2,5 2,6 1,9 2,9 4,6 2,2 3,9 8,0 3,2 3,3 3,9 3,9 2,9 2,0 2,3 3,5 5,0 4,5 5,0 7,0 3,9 3,3 4,0 4,5 3,5 2,1 2,5 4,0 5,5 Як видно із отриманих результатів, найкраще адсорбуються альдегіди шунгітом фракції 1-2 мм за 20 хв. взаємодії при співвідношенні адсорбент:розчин 1:10. Сивушне масло поглинається найефективніше шунгітом фракції 1-2 мм у співвідношенні адсорбент:розчин 1:10 за 10 хв. Таблиця 2 Дегустаційна оцінка очищеного шунгітом водно-спиртового розчину концентрацією 40 % об. Початкова дегустаційна оцінка фракційність 1-2 мм 8,7 2-3 мм 20 25 Співвідношення адсорбент:розчин 1:10 1:20 1:30 1:10 1:20 1:30 Тривалість взаємодії 10 хв. 20 хв. 30 хв. 9,7 9,4 9,0 9,1 9,0 9,0 9,0 9,3 9,1 9,5 9,6 9,1 8,7 8,3 9,1 8,6 8,0 8,6 З наведених у табл. 1 і 2 даних, робимо висновок, що раціонально для очищення промислових водно-спиртових розчинів концентрацією 40 % об. використовувати шунгіт фракцією 1-2 мм, у співвідношенні з розчином 1:10-1:20 при тривалості взаємодії 10-20 хв. При цьому дегустаційна оцінка очищеного розчину підвищується з 8,7 до 9,4. Технічний результат від реалізації корисної моделі полягає в суттєвому зниженні кількості небажаних домішок спирту та підвищенні органолептичних властивостей промислових водноспиртових розчинів. 2 UA 105279 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Спосіб очищення промислових водно-спиртових розчинів, що включає адсорбцію домішок спирту адсорбентом, який відрізняється тим, що як адсорбент використовується шунгіт фракції 1-2 мм у співвідношенні адсорбент:водно-спиртовий розчин 1:10 - 1:20, тривалість процесу - 1020 хв. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3