Схема производства водки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Производство водки включает подготовку воды, приготовление водно-спиртовой смеси, фильтрацию водно-спиртовой смеси, обработку водно-спиртовой смеси активным углем, фильтрацию водки и доведение ее до стандартной крепости, подготовку посуды и розлив.

Подготовка воды. Ликерно-водочные заводы используют воду городских водоканалов и артезианских скважин. В алкогольных напитках содержится до 85% воды, поэтому качество готовой продукции в значительной степени определяется органическими и минеральными примесями воды. Наибольшее значение придают жесткости, которая зависит от содержания в воде гидрокарбонатов, хлоридов, сульфатов и других солей кальция и магния.

При смешивании спирта с водой растворимость солей кальция и магния понижается. Особенно плохо растворяется в водно-спиртовых смесях гидрокарбонат кальция - Са(НС0₃)₂.

технологический водка фильтрация

Аппаратурно-технологическая схема полунепрерывного производства водки: 1 - солерастворитель; 2 - ионнообменный реактор; 3 - мерник умягченной воды; 4, 5 - мерники спирта; в-смеситель; 7 - насос; 8 - напорный резервуар для водно-спиртовой смеси; 9 - однопоточный песочный фильтр для предварительной фильтрации; 10 - реактор-адсорбер; 11 - однопоточный фильтр для окончательной фильтрации; 12 - расходомер; 13 - сборник готовой продукции; 14 - теплообменник; 15 - ловушка-адсорбер; Б - поваренная соль; В-вода; Г - водка; Е - воздух; К - канализация; Я-исправимый водочный брак для повторного использования; О - конденсат спиртовых паров (спиртовые отгоны); П - пар; Р - дополнительное сырье; С - спирт

В водках, приготовленных на жесткой воде, выпадает осадок, в состав которого входит главным образом карбонат кальция - СаСО₃. Образование осадка приводит к потере товарного вида готовой продукции и значительно удорожает подготовку стеклянной тары при повторном ее использовании, поэтому напитки готовят на воде с жесткостью до 1,6 мг*экв/л.

Большое влияние на показатели качества воды оказывают примеси, находящиеся в концентрациях, превышающих пороговые, т.е. минимально ощутимые. Так, катионы магния сообщают воде горьковатый привкус, железа - железистый, а меди - металлический. Газы аммиак и сероводород обусловливают характерный неприятный вкус и запах воды. В воде могут содержаться песок и глина. Эти взвеси ухудшают ее прозрачность и засоряют трубопроводы. В весенне-летний период в воде повышается содержание кремниевой и гуминовой кислот, которые находятся в тонкодисперсном состоянии (размер частиц 1*10^-5-1*10^-6 мм) и образуют устойчивые, плохо осветляемые растворы. Из такой воды нельзя получить водку высокого качества.

К технологической воде в ликерно - водочном производстве предъявляют очень высокие требования. Исходную воду подрабатывают с целью ее очистки и умягчения до 0,35 мг*экв/л. В практике заводов применяют следующие способы подготовки воды: осветление, умягчение и дезодорацию.

Осветлением называют процесс выделения из воды различных твердых частиц. Грубодисперсные взвеси - песок и глину - обычно удаляют фильтрацией через фильтры, заполненные слоем кварцевого песка. Тонкодисперсные взвеси - гумми-вещества и кремниевую кислоту удаляют коагуляцией с последующей фильтрацией воды через песочные фильтры. Коагуляция - процесс укрупнения частиц дисперсной системы вследствие их взаимного слипания. Для укрупнения частиц, несущих отрицательный заряд, в воду задают специальные вещества - коагулянты, нейтрализующие заряд взвесей или понижающие его до критического значения. При этом укрупненные частицы оседают в виде хлопьев и вода осветляется.

В качестве коагулянтов применяют, сульфат алюминия или сульфат железа из расчета 50-100 г. на 1 л воды.

Умягчение - удаление из воды катионов кальция и магния, обусловливающих ее жесткость. Наиболее распространен в промышленности ионнообменный способ умягчения воды. Он основан на способности некоторых практически нерастворимых в воде органических или неорганических веществ, называемых катионитами, обменивать катион Na+ своих активных групп на катионы Са²⁺и Mg²⁺, содержащиеся в воде. Умягчаемую воду пропускают через слой катионита. Реакции ионного обмена обратимы и для катионита в Na-форме представлены в следующем виде:

Умягчающая способность катионита постепенно истощается. Ее восстанавливают регенерацией раствором поваренной соли. При регенерации реакция ионного обмена смещается справа налево.

Воду умягчают в установке, главным элементом которой является ионнообменный реактор, 2 (рис. 1). Реактор представляет собой цилиндрический сосуд. На бетонной подушке реактора расположено дренажное устройство для равномерного отвода умягченной воды и солевого раствора при регенерации катионита; оно используется также для подвода воды при взрыхлении. На бетонную подушку насыпан слой песка, служащий для предотвращения уноса катионита в дренажную систему. На песок насыпан катионит слоем 1,5 м. В качестве катионита применяют сульфоуголь или синтетическую смолу КУ-2-8чС, превышающую по обменной способности сульфоуголь в три раза.

Реактор работает под давлением до 0,5 МПа, имеет диаметр 0,7-1,0 м, высоту 3,2-3,6 м.

Полный цикл работы установки включает умягчение воды, промывку, взрыхление, регенерацию и отмывку водой катионита. Неумягченная вода поступает в реактор сверху вниз, проходит через катионит со средней линейной скоростью 15 м/ч и направляется в сборник-мерник умягченной воды 3 (рис. 1). Когда жесткость воды в сборнике увеличится до 0,1 мг-экв/л, умягчение прекращают и приступают к промывке катионита водой снизу вверх. После промывки восстанавливают обменную способность катионита 10%-ным раствором соли, непрерывно поступающей из солерастворителя. Далее катионит отмывают от следов соли и приступают вновь к умягчению воды.

Длительность цикла зависит от жесткости исходной воды и обменной способности катионита; она обычно находится в пределах от 12 до 48 ч.

Цель дезодорации - устранить из воды неприятные запахи и привкусы, обусловленные небольшим количеством примесей органического происхождения. Для этого используют химические и физико-химические методы обработки воды. Г.И. Фертман и Б.П. Луцкая рекомендуют дезодорировать воду для алкогольных напитков с помощью древесного активного угля или ионнообменной смолы - макропористого анионита АВ-22.

Приготовление водно-спиртовой смеси. Для приготовления водки спирт смешивают с очищенной и умягченной водой. Водно-спиртовая смесь называется сортировкой. В сортировку добавляют также вспомогательное сырье. Например, на 1000 дал водки «Экстра» вносят 25 кг сахара и до 10 г. дихромата калия.

Водно-спиртовые смеси готовят периодическим и непрерывным способами. При периодическом способе применяют стальные смесители d: Н = 1: 1,2; V=3-12 м³. Приготовление сортировки длится примерно 1,5 ч. Вначале в смеситель из мерников задают расчетное количество спирта, а затем воду. Смесь перемешивают центробежным насосом или сжатым воздухом в течение 5-20 мин, а затем корректируют ее крепость добавлением воды или спирта.

После добавки водных растворов вкусовых веществ смесь вновь перемешивают и перекачивают насосом в напорные резервуары. Воздух, содержащий пары спирта, направляют в ловушку-адсорбер.

Рис. 2. Схема установки для непрерывного приготовления водно-спиртовой смеси: 1 - сборник-мерник спирта; 2 - сборник-мерник воды; 3,4 - регуляторы напора спирта и воды соответственно; 5 - расходомер спирта; 6 - расходомер основного потока воды; 7 - расходомер дополнительного потока воды; 8 - смеситель; 9 - насос; 10 - вентиль; 11 - воздухоотделитель; 12 - отборное устройство для регистрации давления; 13 - преобразователь температуры; 14 - преобразователь плотности; 15 - регулятор плотности водно-спиртовой смеси с коррекцией по температуре; 16 - исполнительный механизм; Б - водно-спиртовая смесь; В-умягченная вода; Г - воздух; С - спирт

Cxeмa установки для непрерывного приготовления однородной по составу водно-спиртовой смеси представлена на рис. 2. Установка оборудована приборами для автоматического контроля и регулирования концентрации спирта в смеси с точностью +0,1% об. от номинальной. Работа установки состоит в следующем. Спирт и вода в соотношении 1:1, 38+1,44 через регуляторы напора и расходомеры соответственно поступают в двухступенчатый смеситель проточного типа. Такое соотношение потоков позволяет получить крепость сортировки выше номинальной на 0,5+1,5%. При выходе из смесителя сортировка засасывается и дополнительно перемешивается центробежным насосом, работа которого контролируется мановакуумметрами, а производительность регулируется вентилем.

Автоматическое устройство обеспечивает подачу дополнительного количества воды для получения номинальной крепости сортировки. Растворы вспомогательного сырья дозируют через особые мерники.

Приготовленная сортировка через воздухоотделитель далее направляется на фильтрацию.

Описанный способ позволяет при производительности установки 3- 5 м³/ч обеспечить стабильность крепости сортировки, снизить потери спирта и высвободить производственные площади.

Фильтрация водно-спиртовой смеси. Водно-спиртовую смесь фильтруют на типовых песочных фильтрах цилиндрической формы (d=0,7 м, Н = 1,1 м). Фильтры загружают двумя слоями мелкого и крупного песка и оборудуют прокладками из фланели или сукна. Сортировка поступает непрерывно и проходит через фильтр сверху вниз с линейной скоростью 0,77 м/ч. После фильтров смесь направляется в угольные реакторы. При снижении скорости фильтрации производят регенерацию песка промыванием его водой и слабым раствором соляной кислоты в специальных пескомоечных машинах.

Фильтр работает без перезарядки около месяца.

На ликерно-водочных заводах применяются также высокопроизводительные одно- и двухпоточные фильтры, представляющие собой модернизированные типовые фильтры. В них нет матерчатых прокладок, песок строго уложен по фракциям. Фильтры оборудованы коллекторами для равномерного поступления исходной сортировки в один или два потока. Вывод профильтрованной смеси осуществляется через дренажные перфорированные устройства. Песок регенерируют в течение 10 мин обратным током водно-спиртовой смеси без вскрытия фильтра. Скорость фильтрации смеси на двухпоточном фильтре возрастает до 7,0 м³/ч, а продолжительность непрерывной работы до 8 мес.

Производительность такого фильтра почти в 10 раз выше, чем типового, она равна 2,5-3 м³/ч.

Обработка водно-спиртовых смесей активным углем. В ликерно-водочном производстве применяют березовый активный уголь марки БАУ (ГОСТ 6217-52). Величина зерен такого угля от 1 до 5,0 мм. В угле содержится адсорбированный кислород и окислы некоторых металлов, поэтому при обработке сортировки углем происходят как сорбционные, так и окислительные процессы. В результате этих процессов, изменяется химический состав сортировки и улучшаются органолептические показатели.

Обработку сортировки активным углем осуществляют непрерывно двумя способами: динамическим и в «псевдокипящем» слое сорбента. В первом случае водно-спиртовую смесь пропускают через реактор колонного типа (d = 0,7 м, Н = 4,3 м), заполненный активным углем, высота слоя которого равна 4,0 м. Во втором - с целью оптимизации окислительных и сорбционных: процессов и снижения удельного расхода угля сортировку пропускают через систему реакторов, в которых создан турбулентный режим движения - потока.

Интенсивность потока смеси выше критической - 5-8 л/(м2-с), что обеспечивает переход неподвижного слоя' угля во взвешенное состояние и значительно повышает производительность - установки.

Установка для обработки сортировки активным углем в динамическом' режиме состоит из реактора, песочных фильтров и теплообменника. Технология обработки заключается в следующем. Профильтрованная водно-спиртовая смесь непрерывно поступает в реактор снизу и проходит слой угля с различной скоростью в зависимости от сорта водки и степени использования угля.

При использовании свежего адсорбента скорость обработки сортировки' водки «Экстра» - 0,3 м³/ч, а «Водки» - 0,6 м³/ч. Смесь выводится из реактора сверху и направляется для окончательной фильтрации в песочный фильтр.

В процессе эксплуатации реактора активность угля истощается, поэтому скорость прохождения смеси постепенно снижают, но не меньше чем до - 0,05 м³/ч. Контролируют работу реактора по разности во времени раскисления перманганата калия сортировкой до и после обработки ее углем. Если эта разность будет меньше 2,5 мин, фильтр отключают на регенерацию.

Длительность межрегенерационного периода составляет от 1 до 5 мес. Перед регенерацией реактор освобождают от водно-спиртовой смеси. Уголь регенерируют паром в течение 6 ч при давлении 0,07 МПа и температуре 115°С. Образовавшиеся водно-спиртовые пары поступают в теплообменник. Полученный конденсат паров крепостью 55% об. направляют на денатурацию или ректификацию.

Для снижения потерь спирта вытесняемый из аппаратов воздух выводят в атмосферу через ловушку, заполненную активным углем.

На Московском ликерно-водочном заводе введена в действие установка для обработки сортировки в псевдокипящем слое мелкозернистого активного угля. Производительность установки 5 м³/ч. В качестве реакторов использованы угольные колонны с диаметром 0,7 м, оборудованные расширителями-сепараторами для предотвращения уноса частичек угля из аппарата.

Фильтрация водки и доводка ее до стандартной крепости. Водку фильтруют после обработки активным углем

на песочных фильтрах описанной выше конструкции. При использовании взвешенного слоя угля ее фильтруют дважды: вначале на фильтре с намывным слоем, а затем на песочном фильтре. Применение первого фильтра повышает качество фильтрации и увеличивает длительность межрегенерационного периода песочного фильтра. В качестве намывного слоя применяют диатомит или мелкозернистый активный уголь. Полученную прозрачную водку направляют в сборник готовой продукции.

В необходимых случаях корректируют крепость водки добавлением исправленной воды или спирта.

Схема установки для непрерывной обработки водно-спиртовой смеси во взвешенном слое активного угля: 1 - двухпоточный песочный фильтр для предварительной фильтрации; 2 - ротаметры; 3 - реакторы; 4 - дозатор фильтрующего материала; 5 - насос; 6-фильтр с намывным слоем; 7 - пневморегулятор; 8 - двухпоточный песочный фильтр для окончательной фильтрации; В-вода; Г - воздух в спиртоловушку; Д - фильтрующий материал; И - исправимый брак для повторного использования; О - конденсат спиртовых паров после регенерации; П - пар; С - водно-спиртовый раствор

Потери спирта при приготовлении, фильтрации и обработке сортировки активным углем полунепрерывным способом составляют 0,6-0,7% к введенному.

Размещено на Allbest.ru