Способ обработки водно-спиртового раствора

Изобретение относится к ликероводочному производству. Способ предусматривает включающий очистку водно-спиртового раствора активированным углем. Уголь обрабатывают реагентом, снижающим его окислительную активность. Изобретение позволит повысить качество обработки раствора и, как следствие, качества конечного продукта. 4 з.п. ф-лы.

 

Предлагаемое техническое решение может использоваться в пищевой, в частности ликероводочной промышленности.

Одной из стадий производства ликероводочных изделий является обработка спиртосодержащей (этанолсодержащей) жидкости активированным (или, что то же, активным) углем, которая проводится для ее очистки, т.е. удаления из обрабатываемой жидкости нежелательных примесей, таких как сивушное масло (высшие спирты, другие посторонние спирты), сложные эфиры, альдегиды, кетоны и др.

Однако при такой обработке, наряду с уменьшением содержания сивушного масла, концентрация альдегидов в спиртосодержащей жидкости не уменьшается, а зачастую и увеличивается. Известно, что применяемые в настоящее время активные угли, вырабатываемые из угля-сырца, получаемого из смеси мягких пород дерева, обладают повышенной альдегидообразующей способностью. По нашему мнению, это связано, в основном, с наличием в активированных углях оксидных и пероксидных групп, окисляющих спирт с образованием альдегидов, а также, по-видимому, с каталитической активностью соединений металлов в зольных примесях угля. Вопрос об окислительной способности активного угля обсуждается в справочнике: Д.А.Колышкин, К.К.Михайлова “Активные угли”. Л., “Химия”, 1972.

Известно применение различных технологических приемов для очистки сортировок от нежелательных примесей, таких как альдегиды. Так, известен способ обработки водных растворов этанола, предусматривающий пропускание через раствор воздуха, в который перед его пропусканием добавлен озон, отличающийся тем, что обработку ведут при 20-70°С до поглощения от 15 до 200 мг озона на 1 дм³ водного раствора этанола. Способ позволяет практически полностью удалять из сортировки такие нежелательные примеси, как кротоновый альдегид, акролеин и диацетил (RU 2130482 С1, 20.05.99). Способ имеет недостатки. Во-первых, практически трудно предотвратить в производственных условиях дополнительное окисление этанола озоном. Во-вторых, способ не решает проблему удаления тех альдегидов, которые образуются на стадии обработки сортировки активированным углем.

Известно внесение в сортировку различных ингредиентов для достижения различных технических результатов (см. П.Я.Бачурин, В.А.Смирнов. “Технология ликероводочного производства”, М., “Пищевая промышленность”, 1975).

Известен способ производства водки, включающий приготовление сортировки путем смешивания спирта-ректификата, исправленной воды, инвертного сахара и органической добавки, очистку ее от примесей и фильтрацию. В качестве добавки используют янтарную кислоту или сукцинат натрия, или их смесь в количестве 10-50 мг/дм³, причем введение добавок осуществляют перед фильтрацией. Затем водку выдерживают 2-3 ч, после чего фильтруют. Введение добавок осуществляют после обработки сортировки активным углем. Оно способствует протеканию реакции этерификации, в результате чего образуются эфиры, обладающие дезодорирующими свойствами, что смягчает и “округляет” аромат водки. Кроме того, янтарная кислота, являясь антиокислителем, препятствует образованию ацетальдегида из этанола. При этом, как отмечают авторы изобретения по патенту RU 2129156, янтарная кислота, сукцинат натрия или их смесь не оказывают влияния на примеси, т.е. химически инертны к ним (RU 2129156 С1, 20.04.99).

Недостатком известного способа является то, что введение янтарной кислоты в сортировку осуществляют для решения другой задачи и для достижения иного технического результата, его осуществляют после обработки сортировки активированным углем, что не дает возможности уменьшить в ней образование альдегидов при обработке сортировки углем.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ обработки водок, включающий совмещенную обработку водок активньм углем и коллоидно-диспергированным серебром. При соприкосновении спиртоводной смеси с поверхностью посеребренного активного угля, вследствие электрохимической разности потенциалов, между серебром и углем происходит реакция окисления и восстановления непредельных и сернистых соединений, этерификации, а также гидратации молекул спирта (Савченко Н.Я., Егоров А.С., Томашевич Г.С., Сулимов B.C. “Применение серебра для повышения активности угля при фильтрации”. Реф. сб. “Ликероводочная промышленность”, вып.1, 1972, ЦНИИТЭИпищепром). Данный способ имеет недостатки: необходимость предварительной дорогостоящей обработки угля серебром с применением специального электролитического ионатора; его избирательная активность лишь к непредельным соединениям, к которым не относятся альдегиды; существенное нарастание количества альдегидов в растворе при длительном контакте водки с посеребреннsм углем; окислительная активность угля не только не уменьшается при обработке его серебром, а скорее повышается за счет добавления соединений серебра, имеющих дополнительную каталитическую активность.

Техническим результатом заявленного технического решения является повышение эффективности угольной обработки водно-спиртового раствора или спиртосодержащей жидкости, применение реагентов, снижающих альдегидообразующую способность активных углей, повышение качества обработки водно-спиртовых смесей, а также улучшение качества конечных ликероводочных продуктов. Эффективность обработки повышается, в частности, за счет уменьшения концентрации альдегидов в обрабатываемой жидкости. Она повышается также, в частности, за счет возможности варьирования скорости обработки, например возможности увеличения времени обработки для более глубокой очистки от сивушного масла или уменьшения времени, необходимого для обработки спиртосодержащей жидкости активированным углем, за счет ускоренного достижения качественных показателей очистки.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что способ обработки водно-спиртового раствора, включающий очистку раствора активированным углем, дополнительно включает обработку угля реагентом, снижающим его окислительную активность.

Заявленный технический результат достигается также за счет того, что при обработке активированного угля реагентом окислительная активность угля снижается за счет элиминирования оксидных и/или пероксидных групп, находящихся на поверхности угля.

Такую обработку целесообразно проводить реагентами, разрешенными к применению в пищевой или фармацевтической промышленности.

Обработку угля можно производить до технологической обработки им спиртосодержащей жидкости или в процессе такой обработки жидкости. В последнем случае реагенты, элиминирующие оксидные и/или пероксидные группы на поверхности угля, и/или снижающие окислительную активность угля, присутствуют в спиртосодержащей жидкости. Они могут присутствовать в ней, например, в виде раствора и/или суспензии, и/или эмульсии.

Для достижения заявленного технического результата могут быть использованы различные реагенты. При выборе реагента целесообразно отдавать предпочтение тем из них, которые реагируют быстро, необратимо, при невысоких температурах и давлениях.

Известно применение вицинальных дитиогликолей в фармацевтической промышленности. Так, известно применение в лекарственных целях препарата “Унитиол”. Он является продуктом отечественного химического синтеза, его полное химическое название: 2,3-Димеркаптопропансульфонат Na; имеет химическую формулу:

(см. Машковский М.Д. “Лекарственные средства”, в 2-х томах, М.: Медицина, 1988, т. 2, с.181-183). Изучен ряд химических свойств вицинальных дитиогликолей, имеющих общую химическую формулу RCH(SH)CH(SH)X, где под R могут быть обозначены радикалы: (-H) или (-СООН), или (-SO₃Н), под Х могут быть обозначены радикалы: (-Н) или (-СООН), или (-ОН), или (-СН₂-СООН), или (-СН₂-SO₃Н), или (-СН₂-О-СН₂-SO₃Н), или соли их производных, содержащие солеобразующие группы (-ОН) или (-СООН), или (-SO₃H). (“Химическая энциклопедия” в 5-и томах, М.: Советская Энциклопедия, 1990, Т.2, с.91-92).

Вицинальные дитиогликоли, а особенно те из них, которые допущены к медицинскому или пищевому применению (Унитиол, Сукцимер, Оксатиол, Дикаптол), наилучшим образом подходят для использования в заявляемых целях. Они обладают следующими свойствами.

1. Снижают окислительную активность угля, элиминируют оксидные и пероксидные группы, находящиеся на поверхности активированного угля, причем взаимодействие происходит быстро, необратимо, при комнатной температуре и атмосферном давлении.

2. Взаимодействуют с альдегидами и кетонами, связывая их и переводя в водорастворимые соединения, сорбируемые углем (см. Заявку RU №99127022/13).

3. Как сами вицинальные дитиогликоли, так и продукты их реакции с карбонильными соединениями, быстро сорбируются углем.

4. Дополнительным преимуществом их использования является увеличение межрегенерационного периода для используемого угля.

5. Регенерация угля, работавшего на сорбцию в присутствии вицинальных дитиогликолей, производится по стандартной технологии отдувкой паром или промывкой.

Для достижения максимального эффекта по заявляемому способу целесообразно произвести подбор реагента и согласовать его с маркой угля и его техническими характеристиками, рассчитать дозировку, принимая в расчет содержание карбонильных соединений в жидкости.

Для большей полноты изложения приведем также (неполный) список некоторых других возможных реагентов для достижения заявленного технического результата, впрочем, уступающих вицинальным дитиогликолям по совокупному комплексу свойств:

аскорбиновая кислота и ее соли, например, аскорбат натрия или калия;

янтарная кислота и ее соли, например, сукцинат натрия или калия;

соль двухвалентного железа; аммиак или амины; гидразин; меркаптаны;

сероводород; щавелевая кислота и ее соли; фумаровая кислота и ее соли.

Технический результат по заявляемому способу достигается вне зависимости от марки активного угля, а также от того, имеет ли последний растительное или синтетическое происхождение.

Технический результат по заявляемому способу достигается также тогда, когда обработку водно-спиртового раствора активным углем, ведущуюся с применением реагентов, снижающих окислительную активность угля и/или элиминирующих оксидные и/или пероксидные группы, находящиеся на поверхности угля, производят наряду с внесением различных ингредиентов, воздействующих на вкусовые или ароматические, или другие качественные характеристики этанолсодержащих жидкостей, применением других технологических приемов и способов обработки спиртосодержащих жидкостей, производства водок и/или других спиртных напитков, используемых для придания им особых или индивидуальных вкусовых и/или ароматических свойств, и/или биологически активных свойств, и/или для снижения токсического действия этанола, и/или для снижения токсического действия спиртовых или водочных примесей, и/или для улучшения качественных характеристик спиртных напитков, и/или для снижения себестоимости их производства.

Приводимые примеры иллюстрируют изобретение, но не ограничивают его.

Пример 1. (Обработка сортировки во взвешенном слое угля). Мелкозернистый активный уголь марки БАУ с размером зерен 0,2-0,4 мм выдерживают 5 часов в водном растворе смеси двух вицинальных дитиогликолей: Унитиола (натриевой соли димеркаптопропансульфоновой кислоты) в количестве 30 мг/дм³, и Сукцимера (2,3-Димеркаптоянтарной кислоты) в количестве 40 мг/дм³, отделяют от раствора и подают в сепаратор контактора. В заданных количествах смешивают спирт-ректификат, исправленную воду и инвертный сахар, готовую сортировку направляют в контактор для обработки во взвешенном слое угля. После угольной обработки сортировку фильтруют и направляют в доводной чан. Полученная сортировка имеет улучшенные качественные показатели по сравнению с обычным способом. Водный раствор смеси Унитиола и Сукцимера можно использовать для обработки угля многократно, поддерживая в растворе заданную концентрацию реагента.

Пример 2. (Динамический способ обработки).

В приготовленную по заданной рецептуре сортировку добавляют водно-спиртовой раствор Унитиола, имеющий концентрацию по спирту ту же, что и сортировка и содержащий 5 мг реагента на 1 л раствора. Полученную сортировку тщательно перемешивают и после корректировки ее крепости и выдержки в течение 1 часа перекачивают в напорный чан, откуда направляют на угольно-очистительную батарею. Скорость фильтрования сортировки выбирают исходя из определенного содержания в спирте сивушного масла и альдегидов, а также характеристик угля. Обработанная сортировка имеет улучшенные качественные показатели по сравнению с обычным способом.

Пример 3.

Готовят водный раствор аскорбата натрия (реагент) из расчета 5 кг соли на 1000 кг воды, затем полученный раствор закачивают в угольно-очистительную батарею до начала ее работы после (длительного) технологического перерыва. Батарею выдерживают наполненной раствором в течение двух часов, после чего раствор сливают в емкость и запускают батарею на работу в обычном технологическом цикле очистки сортировки. Сортировку готовят путем смешивания спирта пищевого “Экстра” и воды, прошедшей специальную подготовку. Скорость фильтрования сортировки выбирают исходя из определенного содержания в спирте сивушного масла и альдегидов, а также характеристик угля. Обработанная сортировка имеет улучшенные качественные показатели по сравнению с обычным способом. Раствор реагента может быть использован многократно при поддержании концентрации аскорбата натрия в растворе реагента на начальном уровне, а также периодической очистке раствора от взвесей.

1. Способ обработки водно-спиртового раствора, включающий очистку активированным углем, отличающийся тем, что уголь обрабатывают реагентом, снижающим его окислительную активность.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что снижение окислительной активности угля осуществляют за счет элиминирования оксидных и/или пероксидных групп, находящихся на поверхности угля.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве реагента для обработки активированного угля, используемого для очистки водно-спиртового раствора, применяют, по меньшей мере, одно из веществ, выбранных из группы, включающей вицинальные дитиогликоли, аскорбиновую кислоту или ее соли; янтарную кислоту или ее соли, соль двухвалентного железа, аммиак, амины, меркаптаны, сероводород, щавелевую кислоту или ее соли, фумаровую кислоту или ее соли.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что очистку активированным углем производят наряду с введением в водно-спиртовой раствор, по меньшей мере, одного из веществ, выбранных из группы, включающей вкусовые, ароматические или красящие добавки, консерванты, эмульгаторы, стабилизаторы, буферы, биологически активные ингредиенты, витамины, ферменты, аминокислоты, органические кислоты, включая продукты метаболизма микроорганизмов, продукты биосинтеза, продукты фотосинтеза, биомассу микроорганизмов, экстракт биомассы микроорганизмов, минеральные вещества или их соли, растительные экстракты, морепродукты, животные белки, растительные белки, экстракты из животных или растительных белков, углеводы, липиды, спирты, масла, минеральную воду произвольного ионного состава.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что водно-спиртовой раствор или его компоненты дополнительно подвергают, по меньшей мере, одному из видов обработки, выбранному из группы, включающей химическую обработку, включая реакцию присоединения, или расщепления, или окисления, или восстановления, механическую обработку, смешивание, виброобработку, разбавление, фильтрацию, дегазацию, вакуумирование, насыщение газом или смесью газов, тепловую, электрофизическую, биоэнергетичекую, акустическую обработку.