Непрерывный способ

ФИЛЬТРАЦИЯ СОРТИРОВОК

В приготовленной сортировке всегда содержится небольшое количество тонкодисперсных частиц, приносимых с умягченной водой и образующихся из солей жесткости воды при смешивании со спиртом. В процессе обработки активным углем вследствие гидродинамического воздействия водно-спиртового раствора уголь постепенно разрушается, отделяя от поверхности мельчайшие частички («коллоидный» уголь). В связи с тем что взвешенные примеси, содержащиеся в исходной сортировке, забивают поры угля и снижают его активность, а обработанная углем сортировка (водка) должна быть совершенно прозрачна (в видимой области спектра оптически пуста), фильтрацию проводят дважды — до и после обработки сортировки активным углем.

Cкорость фильтрации прямо пропорциональна квадрату диаметра капилляра и разности давлений и обратно пропорциональна длине капилляра и вязкости жидкости. Очевидно также, что движущей силой фильтрации является указанная разность давлений.

В качестве фильтрующего материала обычно применяют кварцевый песок, реже — пористые керамиковые плитки, причем только для фильтрации водки. Размер пор, образуемых зернами песка, меньше размера основной массы взвешенных частиц, поэтому последние, накапливаясь на поверхности слоя песка, образуют тонкопористую пленку. Такой способ разделения суспензий называется фильтрованием с образованием осадка. По мере увеличения толщины пленки возрастает и добавочное сопротивление течению жидкости; при определенной его величине фильтрование сильно замедляется или прекращается. Пока пленка еще не сформировалась, через фильтр проходят очень мелкие частички осадка, и вначале фильтрат получается мутным.

Кварцевый песок должен иметь зерна округлой формы, которая способствует уменьшению пор и быстрому образованию фильтрующей пленки. В песке не допускается присутствия глинистых, меловых, известковых и других загрязнений. Поступающий на завод песок, кроме сортировки по величине зерен тщательно промывают водой и обрабатывают 2—3%-ным раствором соляной кислоты.

Сортировку подают в чан, расположенный в самом верхнем этаже завода, служащий для создания напора при фильтрации и обработке активным углем.

ОБРАБОТКА СОРТИРОВОК АКТИВНЫМ УГЛЕМ

Физико-химические основы обработки

Сортировка, приготовленная смешиванием спирта и воды, является полупродуктом производства. Только после обработки активным углем она приобретает вкус и аромат, характерные для водки.

Активные угли представляют собою пористые сорбенты с сильно развитой удельной поверхностью. В настоящее время их получают из древесного угля-сырца, специальных сортов каменного угля, полукокса и торфа. Исходный уголь подвергают термической обработке при температуре до 800° С в промышленных печах, термической обработке в токе водяного пара, а при использовании торфа — химической активации.

В водочном производстве применяют березовый активный уголь марки БАУ, получаемый по второму способу. Уголь-сырец содержит в своих порах значительное количество смол и других тяжелых продуктов пиролиза. В процессе активации они выгорают, вследствие чего внутренняя поверхность угля увеличивается во много раз.

Каркас древесных углей состоит из очень мелких кристаллитов с графитовой решеткой, сложенных в тонкие пленки. Поданным В. С. Веселовского, кристаллиты содержат не больше200 атомов углерода и в угле, полученном при температуре обжига до 1000° С, их величину не удается определить. При температуре 1000° С кристаллиты имеют размер 10^{-7 см. Пограничные атомы кристаллитов имеют свободные валентности, способные насыщаться, например, кислородом.}

В активных углях различают три разновидности пор — макропоры, переходные поры и микропоры, которые отличаются механизмом сорбции паров и газов.

Макропоры — это наиболее крупные поры. У них очень большой верхний предел радиуса кривизны (около 2000 нм),нижний предел — около 100 нм. Заполнения их вследствие капиллярной конденсации паров не происходит. Удельный объем макропор находится в интервале 0,2—0,8 см³/г, удельная поверхность 0,5—2 м²/г. Следовательно, адсорбция на поверхности макропор не представляет практического интереса. Их поверхность равноценна поверхности непористых углеродных сорбентов с близкой химической природой, а сами поры выполняют роль каналов для проникновения веществ в глубь сорбента.

Переходные поры значительно меньше макропор, радиус их кривизны от 1,5 до 100 нм, т. е. он значительно больше, чем размеры адсорбируемых молекул. Удельный объем переходных пор сравнительно невелик — от 0,02 до 0,10 см³/г, удельная поверхность от 20 до 70 м²/г. Заполнение объема этих пор уже возможно капиллярной конденсацией паров. При давлениях(концентрациях) ниже соответствующих капиллярной конденсации на поверхности переходных пор может происходить ад-сорбция паров.

Микропоры — самые мелкие поры активных углей, имеющие радиус меньше 1,5 нм, соизмеримый с размером адсорбируемых молекул. В отличие от первых двух видов пор, в микро-порах весь объем пор представляет пространство, в котором проявляется адсорбционное поле, поэтому представление о послойно заполнении и о поверхности микропор теряет физический смысл. Удельный объем микропор активных углей 0,20—0,60 см³/г. Таким образом, микропорам принадлежит определяющая роль в процессах адсорбции.

Адсорбция из растворов изучена еще недостаточно, но так как многие свойства газов и жидкостей близки, то можно предполагать, что угли, предназначенные для адсорбции из растворов веществ с небольшими молекулами (молекулярная масса до 150),к которым относятся этиловый спирт и его примеси, по микропористой структуре не должны существенно отличаться от углей для адсорбции паров и газов.

Хороший активный уголь при кипячении с ректификованным спиртом, при настаивании водно-спиртовой смеси и раствора едкой щелочи не должен их окрашивать и придавать посторонние вкус и запах.

Для количественной оценки эффективности действия угля при обработке им водно-спиртовых растворов знание одной лишь сорбционной способности недостаточно. Известны случаи, когда уголь с высокой сорбционной способностью не обеспечивал получения водки высокого качества и, наоборот, уголь с меньшей сорбционной способностью давал лучшие результаты.

Улучшение дегустационных показателей водки при очистке сортировки углем объясняется адсорбцией углем примесей спирта, придающих ему неприятные запах и вкус.

Способы обработки сортировок активным углем

Динамический способ. Этот способ применяется на большинстве ликерно-водочных заводов и заключается в том, что сортировку пропускают через одну или две последовательно соединенные колонки, загруженные активным углем.

Установка состоит из двух параллельно соединенных песочных фильтров для предварительной фильтрации сортировки, угольных колонок, двух песочных или керамических фильтров для окончательной фильтрации, холодильника для конденсации водно-спиртовых паров при регенерации угля, контрольного фонаря, сборника для отгона, продуктовой, паровой и воздушной коммуникаций с арматурой.

Освоение в производстве динамического способа позволило значительно упростить и интенсифицировать процесс обработки сортировок активным углем, повысить качество водки, уменьшить расход угля, снизить потери спирта. По существу он является непрерывным. Однако этот способ имеет и существенные недостатки, главные из которых — все еще низкая производительность угольных колонок и неравномерность обработки сортировок.

Регенерация угля паром мало повышает его активность..

Обработка сортировки во взвешенном слое угля. непрерывно действующая установка по обработке сортировки мелкозернистым активным углем во взвешенном слое. Основным аппаратом установки является контактор

Сортировка центробежным насосом, находящимся в сортировочном отделении, непрерывно подается в фильтр предварительной очистки. Затем сортировка последовательно проходит три-четыре контактора, направляясь в каждом из них снизу вверх.

В контакторы предварительно на 55—60% по объему загружают активный уголь. При подаче сортировки со скоростью 5—8 л (м² с), т. е. выше критической, уголь взрыхляется и занимаемый им объем увеличивается на 140—160%. Благодаря турбулентному режиму движения, небольшим размерам зерен угля массообмен между сортировкой и активным углем происходит интенсивно.

Водно-спиртовая суспензия угля, достигнув сепаратора, в связи со значительно большим его диаметром по сравнению с цилиндрической частью аппарата резко снижает скорость движения до величины ниже критической. Принятый способ подачи сортировки создает направление потока от центра к периферии, вследствие чего зерна угля вновь увлекаются вниз. Воздух удаляется из аппарата через специальный отделитель и затем поступает в спиртоловушку.

Обработанную углем сортировку направляют для выделения увлеченных мельчайших частичек угля на две группы фильтров — предварительных и окончательных. Предварительная фильтрация осуществляется на фильтрах с намывным слоем, окончательная — на песочных фильтрах.

Доведение водки до стандартной крепости. Профильтрованную водку доводят до стандартной крепости в сборнике готовой продукции (доводном чане) добавлением спирта или воды. Сборник - медный, внутри луженый оловом резервуар цилиндрической формы со сферическими днищем и крышкой. Выпуклость их предохраняет сборник от деформаций и обеспечивает постоянство объема, что важно, поскольку этот сборник одновременно служит и мерником водки при передаче ее из очистного в моечно-разливочный цех.

В соответствии с назначением сборник снабжается наполнительной и сливной коммуникациями, лопастной мешалкой, измерительным стеклом со шкалой, лючком для добавления спирта или воды и взятия проб водки и воздушным краником.

Дата добавления: 2014-01-07