Спосіб очищення промислових водно-спиртових розчинів

Реферат: Винахід належить до харчової промисловості, зокрема до спиртової та лікеро-горілчаної галузей. Спосіб очищення промислових водно-спиртових розчинів, що передбачає адсорбцію домішок спирту адсорбентом шунгітом фракції 1-2 мм у масовому співвідношенні адсорбент:водноспиртовий розчин 1:10-1:20, тривалість процесу 10-20 хв. Технічний результат від реалізації винаходу полягає в суттєвому зниженні кількості небажаних домішок спирту. UA 114358 C2 (12) UA 114358 C2 UA 114358 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до харчової промисловості, зокрема до спиртової та лікеро-горілчаної галузей. Відомий спосіб очищення водно-спиртових розчинів, який передбачає 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. - 328 с). Недоліком способу є незабезпечення технічно заявленого результату, що обумовлено властивостями активованого вугілля, тобто певною мірою не задовольняються вимоги, які висуваються до промислових водно-спиртових 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 передбачає 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 винаходу покладено завдання вдосконалити спосіб очищення промислових водноспиртових 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 передбачає адсорбцію сорбентом. Згідно з винаходом, як сорбент використовують шунгіт фракції 1-2 мм у масовому 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 шунгіті 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 6…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 1 UA 114358 C2 5 10 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 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 шунгіта, які відіграють роль контейнера для накопичення в них молекул вуглеводнів, які за розмірами є меншими за розміри пор нанотрубок. Крім того, деякі нанотрубки шунгіта 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 водноспиртового 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). 15 Таблиця 1 Вміст домішок в очищеному водно-спиртовому розчині концентрацією 40 %об, мг/дм Назва домішки Фракційність 1-2 мм Альдегіди 2-3 мм Вищі спирти (сивушне масло) 20 1-2 мм 2-3 мм Тривалість взаємодії, хв Співвідношення Поч. адсорбент розчин вміст домішки 10 хв 20 хв 30 хв 40 хв 1:10 2,5 1,5 2,2 4,5 1:20 3,0 3,7 3,9 5,0 1:30 4,2 4,6 8,0 7,0 6,0 1:10 3,0 2,0 3,2 3,9 1:20 3,1 3,2 3,3 3,3 1:30 3,0 3,6 3,9 4,0 1:10 1,2 3,0 3,9 4,5 1:20 2,3 2,5 2,9 3,5 1:30 2,4 2,6 2,0 2,1 7,0 1:10 1,5 1,9 2,3 2,5 1:20 2,5 2,9 3,5 4,0 1:30 4,0 4,6 5,0 5,5 Як видно із отриманих результатів найкраще адсорбуються альдегіди шунгітом фракції 1-2 мм за 20 хв. взаємодії при масовому співвідношенні адсорбент:розчин 1:10. Сивушне масло поглинається найефективніше шунгітом фракції 1-2 мм у масовому співвідношенні адсорбент:розчин 1:10 за 10 хв. Таблиця 2 Дегустаційна оцінка очищеного шунгітом водно-спиртового розчину онцентрацією 40 %об. Співвідношення адсорбент:розчин Початкова дегустаційна оцінка фракційність 1:10 1:20 1:30 1:10 1:20 1:30 1-2 мм 8,7 2-3 мм 25 Тривалість взаємодії 10 хв 20 хв 30 хв 9,7 9,1 9,0 9,5 8,7 8,6 9,4 9,0 9,3 9,6 8,3 8,0 9,0 9,0 9,1 9,1 9,1 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 масовому співвідношенні з розчином 1:10-1:20 при тривалості взаємодії 1020 хв. При цьому дегустаційна оцінка очищеного розчину підвищується з 8,7 до 9,4. 2 UA 114358 C2 Технічний результат від реалізації винаходу полягає в суттєвому зниженні кількості небажаних домішок спирту та підвищенні органолептичних властивостей промислових водноспиртових розчинів. 5 10 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Спосіб очищення промислових водно-спиртових розчинів, що передбачає адсорбцію домішок спирту адсорбентом, який відрізняється тим, що як адсорбент використовується шунгіт фракції 1-2 мм у масовому співвідношенні адсорбент:водно-спиртовий розчин 1:10-1:20, тривалість процесу 10-20 хв. Комп’ютерна верстка О. Рябко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3