Тема: «ТЕХНОЛОГИЯ ЛИКЕРО-ВОДОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ»

 

 

Cодержание.

 

 

	Стр.
1. АССОРТИМЕНТ ЛИКЕРО-ВОДОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ.
2. ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ И ПОЛУФАБРИКАТОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОК И ЛИКЕРО-ВОДОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ.
3.ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОК.
4. ПОЛУЧЕНИЕ ЛИКЕРО-ВОДОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ.
5. ПОДГОТОВКА ПОСУДЫИ РОЗЛИВ НАПИТКОВ.

 

1. АССОРТИМЕНТ ЛИКЕРО-ВОДОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ.

 

На ликеро-водочных заводах вырабатывают водку и ликеро-водочные изделия. Водка — спиртовой напиток, получаемый обработкой водно-спиртового раствора с объемным содержанием спирта (крепостью) 40...56 % активированным углем с добавлением в него ингредиентов или без них с последующим фильтрованием. При этом добавляемые ингредиенты не должны изменять цвета водки. Она представляет собой прозрачную бесцветную жидкость без посторонних включений с характерными водочным ароматом и вкусом.

Водки готовят на спиртах высшей очистки, «Экстра» и «Люкс». В зависимости от сорта спирта и ингредиентов они делятся на водки и водки особые. Особые водки («Кристалл Дзидрайс», «Украинская горилка», «Новая» и др.) отличаются специфическим ароматом и мягким вкусом, которые обусловлены внесением таких ингредиентов, как глицерин, мед и эфирные масла.

Ликеро-водочные изделия — спиртные напитки крепостью от 12 до 60 об. %, приготовленные смешиванием полуфабрикатов (спиртовых настоек, соков, морсов, ароматных спиртов, сахарного сиропа, экстрактов из растительного сырья), эфирных масел с этиловым ректификованным спиртом и водой с добавлением красителей или без них. Эти напитки готовят по специальным рецептурам и технологиям. Они характеризуются определенными физико-химическими показателями и органолептической индивидуальностью. В зависимости от содержания спирта, сахара и кислот рассматриваемые напитки в соответствии с ГОСТ 7190 делят на 11 групп (табл. 1.2).

Из данных табл. 1.2 видно, что ликеры отличаются сравнительно высоким содержанием спирта и сахара; кремы же содержат умеренное количество спирта (20...23 об. %) и высокое — сахара (49...60 г/см3). Настойки представлены пятью группами изделий, из которых три содержат спирт и сахар, а две — практически только спирт. Отличительная черта горьких настоек и бальзамов — отсутствие в их составе сахара. Их готовят, используя большее количество ароматных спиртов, настоек и эфирных масел. Аперитивы — новый вид напитков пониженной крепости, в состав которых входят настои лекарственных трав и кореньев, вызывающие аппетит, улучшающие пищеварение и обладающие общетонизирующим действием. По содержанию спирта и сахара наливки занимают промежуточное положение между ликерами и сладкими настойками.

Существует свыше 300 различных рецептур водок и ликеро-водочных изделий.

Физико-химические показатели водок и водок особых в соответствии с требованиями ГОСТ 12712 приведены в табл. 1.1.

 

 

Таблица 1.1

 

Показатель	Норма для водок из этилового ректификованного спирта	Нор-мы для осо-бых водок из спирта выс-шей отчис- тки
Выс-шей очист-ки	«Экстра»	«Люкс»
«Рус-ская»	«Столич-ная» «Пшенич-ная» «Московс-кая особая»	«Си-бир-ская»	«По-соль-ская»	«Золо- тое коль- цо»
Крепость, об %						40..45
Щелочность, м3 раст-вора НСІ концент-рацией 0,1 моль/дм3 на 100 см3 водки, не более	3,5			3,5		3,5
Массовая концентрация альдегидов (в пересчете на уксусный) в 1 дм3 б с, мг, не более …сивушного масла (в пересчете на смесь изоами-лового и изобутилового спиртов) в 1 дм3 б с, мг, не более эфиров (в пересчете на уксусно-этиловый эфир) в 1 дм3 б с, мг, не более
Объёмная доля метилового спирта в пересчете на 6 с, %, не более	0,05	0,03	0,03	0,03	0,03	0,05

· б с – безводный спирт.

 

 

Таблица 1.2

 

Группа изделий	Крепость об %	Массовая концентрация, г/100 см3
общего экстракта	сахара	Кислот (в пересчете на лимонную)
Ликеры крепкие	35…45	25…50	25…50	0…0,5
Ликеры десертные	25…30	30…50	30…50	0…0,7
Кремы	20…23	50…60	49…60	0…0,75
Наливки	18…20	26…47	25…40	0,2…1,0
Пунши	15…20	30…43	30…40	0…1,3
Настойки
сладкие	16…25	9…32	8…30	0…0,9
полусладкие	30…40	10…12	9…10	0…0,8
полусладкие слабо-градусные	20…28	5…12	4…10	0…0,8
горькие	30…60	0…8	0…7	0…0,5
горькие слабогра-дусные	25…28	-	-	-
Напитки десертные	12…16	15…32	14…30	0,2…1,0
Аперитивы	15…35	5…20	4…18	0,2…0,7
Бальзамы	40…45	7…30	-	-
Коктейли	20…40	0…25	0…24	0…0,5

 

2. ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ И ПОЛУФАБРИКАТОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОК И ЛИКЕРО-ВОДОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ.

 

Основным сырьем для водок являются этиловый ректификованный спирт и питьевая вода. Для улучшения вкуса в некоторые сорта водок добавляют незначительное количество сахара, меда, гидроксида натрия, уксусной и лимонной кислот, дихромата калия, тминное масло и другие ингредиенты.

Сырьем для ликеро-водочных изделий кроме спирта и воды служат различные плоды, ягоды, травы, коренья, цветы, семена растений и корка плодов, состав которых представлен различными вкусовыми, ароматическими и вяжущими веществами, а также сахар, мед, портвейн и коньяк, лимонная кислота, эфирные масла и красители. Из растительного сырья сначала получают полуфабрикаты — изделия, подлежащие дополнительной обработке и используемые при сборке купажа напитка. В качестве полуфабрикатов используют спиртовые соки, морсы, настои и ароматные спирты. В настоящее время все шире используются концентраты сырья и композиции напитков.

Из сахара готовят сиропы концентрацией 73,2 мас. %, которые применяют при приготовлении кремов, некоторых ликеров и наливок; для других сладких изделий применяют сахарный сироп концентрацией 65,8 мае. %. Технология и аппаратурно-технологическая схема приготовления сахарного сиропа, в том числе и инвертного, изложены ранее.

Эфирные масла плохо растворяются в воде и хорошо — в спирте. Для приготовления напитков используют свыше 20 видов эфирного масла, в том числе лимонное, розовое, кориандровое, тминное и др.

Красители. Для подкраски алкогольных напитков применяют в основном натуральные пищевые красители: черничный морс, энокраситель из выжимок темных сортов винограда, красный краситель из ягод бузины черной и травянистой, свекольный и чайный красители, а также колер. Из синтетических красителей применяют желтый краситель — тартразин и синий краситель — индигокармин.

Спиртованные соки. Эти соки получают прессованием свежего плодово-ягодного сырья с последующим консервированием спиртом.

Технология спиртованных соков включает следующие стадии: измельчение сырья; спиртование сока (до крепости 25 об. %); отстаивание спиртованного сока в течение 10...30 сут в зависимости от вида плодов и ягод; декантация (слив осветленной части) сока; хранение осветленного спиртованного сока (не более 12 мес).

В зависимости от вида спиртованного сока в нем содержится (г/100 см³): общего экстракта — 5...10,4, сахара — 2,4...5,4, кислот в пересчете на лимонную — 0,7...4,2. Выход спиртованного сока из 1 т различного сырья колеблется в пределах 69...95 дал. Потери спирта составляют 4 %.

Морсы. Это водно-спиртовые смеси экстрактивных веществ, получаемые настаиванием сушеных и свежих плодов и ягод. Состав морсов определяется видом сырья и способом его переработки. В настоящее время морсы получают в основном из сушеного сырья двукратным настаиванием. Первое настаивание измельченного сырья в водно-спиртовой смеси проводят при периодическом перемешивании в течение 10 сут. После выравнивания концентрации экстрактивных веществ в сырье и в растворителе первое настаивание прекращают и сливают морс первого слива. Для полного извлечения экстрактивных веществ проводят второе настаивание сырья также в водно-спиртовой жидкости в течение 6...10 сут. Полученный морс второго слива присоединяют к морсу первого слива. Отработанное сырье прессуют и направляют в специальный перегонный аппарат для извлечения спирта паром. Потери спирта при получении морсов около 6 %.

Выход морса из 1 т при двукратном настаивании составляет в зависимости от вида сушеного сырья 462...385 дал, а свежего — 247...165 дал. Объемная доля спирта в морсах из свежего сырья 25...26 %, из сушеного — от 35 до 47 %. В первом случае морсы содержат экстрактивных веществ в зависимости от вида сырья 2, 6...6, 5 г/100 см³, а во втором — 5,4..17,3 г/100 см³. Морсы из свежего сырья хранят не более 12 мес, из сушеного — не более 6 мес.

Спиртованные настои. Это полуфабрикаты, которые получают из сушеного эфирно-масличного и неароматического растительного сырья экстрагированием его водно-спиртовым раствором. К основным настоям относят настои травы зубровки, кедрового ореха, лимонной корки и др. В ряде случаев используют сложные композиции сырья (травы, плоды, корневища, цветы, почки и листья).

Подготовленное отсортированное и измельченное сырье загружают в экстрактор и заливают водно-спиртовой жидкостью крепостью 45...90 об. % в соотношении сырье — экстрагент

В ликеро-водочной промышленности получают распространение экстракционные установки, позволяющие вести экстрагирование сырья при температуре 40 ⁰С водно-спиртовым раствором при разрежении до 25...10 кПа. В этих условиях происходит интенсивное кипение, процесс экстрагирования резко сокращается до 4...5 ч (1-й залив) и до 2...3 ч (2-й залив).

Вакуум-экстрактор снабжен паровой рубашкой для подогрева смеси до 40 °С и барботером, через который подается пар при извлечении спирта из отработанного сырья. Пары спирта, пройдя дефлегматор, конденсируются и далее в виде жидкости поступают в холодильник, а затем в сборник.

Крепость готовых настоев в зависимости от вида сырья составляет 39...69 об. %.

Концентраты пряно-ароматического сырья, соков и купажных смесей. В пищевой промышленности, в частности в ликеро-водочной отрасли, а также в производстве безалкогольных напитков применяют концентраты пряно-ароматического сырья, соков и купажных смесей. Это позволяет более эффективно использовать растительное сырье, сократить длительность получения полуфабрикатов, снизить потери сырья, расширить ассортимент напитков и регионы их использования, улучшить качество и стабильность как полуфабрикатов, так и напитков на их основе.

Различают концентраты экстрактивных и ароматических веществ растительного пряно-ароматического сырья, концентраты соков, а также концентраты композиций и купажных смесей, предназначенных для приготовления различных напитков. Концентраты на основе пряно-ароматического сырья получают путем интенсивного экстрагирования экстрактивных и ароматсо-держащих веществ сырья в течение 10...15 мин водно-спиртовым раствором крепостью 40 об. % с последующим концентрированней отфильтрованной экстрактивной части или в роторно-пленочном испарителе под разрежением при температуре 55...60 ⁰С. Легколетучие ароматические вещества из водно-спиртовых паров, выходящих из испарителя, улавливают путем их адсорбции на активированном угле с последующей десорбцией инертным газом азотом теплодинамическим способом при 250 °С в течение 6 ч. Полученные концентраты перед использованием смешивают.

Концентрированные продукты, выпускаемые по этой схеме, характеризуются высоким содержанием сухих веществ (68...72 мас. %), имеют густую консистенцию, не содержат токсических веществ сверх допустимых норм, обладают допустимой кислотностью, по вкусу и запаху близки к исходному сырью.

На рис. 1 показана принципиальная технологическая схема получения концентратов из пряно-ароматического сырья, разработанная ВНИИППД и Полтавским ликеро-водочным заводом.

Потери экстрактивных и ароматических веществ, а также спирта составляют от исходного их содержания до 0,3, 5 и 10 % соответственно. Концентраты хранят не более 1 года при температуре 20 °С.

Н. Я. Савченко и др. (Украина) разработана другая технологическая схема получения концентратов растительного сырья и его композиций с использованием непрерывно-поточного экстрагирования экстрактивных и ароматических веществ водно-спиртовым раствором, упаривания полученного настоя под разрежением, извлечения и концентрирования ароматических веществ путем ректификации водно-спиртовых паров, содержащих ароматические вещества. Схема внедрена на Шпановском спиртовом заводе.

Вырабатывают также и концентраты купажных смесей, полученных на основе водно-спиртовых настоев с добавлением лимонной кислоты, колера и некоторых других компонентов напитков, предусмотренных рецептурой.

В ряде стран (США, Франция, Италия и др.) для концентрирования соков с успехом используют также вымораживание, вакуумное выпаривание, обратный осмос и ультрафильтрацию.

Ароматные спирты. Представляют собой дистилляты, получаемые перегонкой эфирно-масличного и другого ароматического сырья с водно-спиртовым раствором. Ароматные спирты бесцветны, прозрачны, с ярко выраженными специфическими вкусом и ароматом. По составу это водно-спиртовые растворы крепостью 70.. 80 об %, содержащие 0,2...0,6 г эфирного масла в 100 см³. В качестве сырья используют не только растительное сырье, но и морсы, спиртованные соки, настои, углекислотные экстракты ароматических веществ, а также эфирные масла. Ассортимент ароматных спиртов велик — свыше 50 наименований; известны ароматные спирты какао, кофе, плодов тмина, кориандра, апельсиновой корки и др.

Получение ароматных спиртов из растительного сырья — сложный процесс, включающий экстрагирование, перегонку с дефлегмацией и фракционированную дистилляцию. Ароматные спирты получают в кубовых перегонных аппаратах периодического действия при атмосферном давлении или разрежении. На рис. 2 изображена схема установки для получения ароматных спиртов в двух режимах — при атмосферном давлении и под вакуумом.

 

 

 

Спиртовой настой

 

 

 

 

Рис 1. Принципиальная технологическая схема получения концентратов из пряно-ароматического сырья.

Условные обозначения ВН – вакуум-насос, АВ_к – концентрат ароматических веществ, ЭВ_к – концентрат экстрактивных веществ.

 

Рис 2. Схема установки для получения ароматных спиртов.

Условные обозначения А — ароматный спирт, В — вода, К — конденсат пара, О — отходы, П — пар, Р — ароматическое сырье, СВр — водно-спиртовой раствор.

В первом случае в аппарат 1 загружают сырье и водно-спиртовой раствор в различных соотношениях в зависимости от вида сырья (1:5, 1:10, 1:20, 1:250), после чего подают греющий пар. При достижении в кубе температуры 75 ⁰С сначала в укрепляющую колонну 2, затем в дефлегматор 3, а далее в холодильник 4 пускают воду.

Крепость ароматного спирта определяют по спиртометру, вмонтированному в смотровой фонарь 6. Воздушник 5 позволяет стабилизировать систему получения ароматного спирта.

Ароматные спирты поступают в сборник 7. Для улавливания ароматных паров служит ловушка 8. Создание вакуума в системе обеспечивается вакуум-насосом 9. Сконденсировавшийся пар из теплообменника аппарата 1 отводят с помощью конденсатоот-водчика 10.

Температура в кубе аппарата в начале сгонки и при получении ароматного спирта 80...90 °С, а в конце сгонки — до 100 °С. Длительность сгонки 8 ч.

В ходе сгонки отбирают три фракции — головную (0,1...2 %), среднюю (50...70 %) и концевую (28...50 %).

Для приготовления напитков используют среднюю фракцию; головная и концевая фракции, содержащие легко- и труднолетучие вещества с неприятным запахом, идут на приготовление технического денатурированного спирта крепостью 82 об. %, используемого для хозяйственных нужд. При получении ароматных спиртов извлекается 70...75 % эфирного масла от содержания их в сырье. Потери спирта составляют около 4 %.

Новый вакуумный аппарат для ароматных спиртов марки ШЗ-ВПВ-1 вместимостью куба 200 л (г. Орел, завод «Продмаш», 1989 г.) позволяет получать продукцию при разрежении 80 кПа и температуре 50...55 °С. В этом случае улучшается качество, а также возрастает выход ароматного спирта на 10...30 %.

 

3.ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОК.

 

Технология водок состоит из следующих стадий: подготовки воды, приготовления, фильтрования и обработки водно-спиртовой смеси, фильтрования водки, внесения добавок, улучшающих вкус продукта, контрольного фильтрования водки перед розливом, подготовки посуды, розлива и оформления готовой продукции.

Аппаратурно-технологическая схема полунепрерывного производства водки представлена на рис. 3.

Исходная питьевая вода повышенной жесткости поступает из напорного сборника и умягчается на ионообменном реакторе 2 (катионитовом или анионитовом). Вода подается сверху вниз, после чего она направляется в сборник 3 исправленной (умягченной) воды. Регенерацию катионита осуществляют раствором соли, поступающим в реактор из солерастворителя 1. Промывные воды из позиций 7 и 2 направляются в канализацию. Этиловый ректификованный спирт, пройдя мерники 4 и 5, поступает в смеситель, куда направляется также и умягченная вода. Перемешивание смеси и подача ее в напорный сборник осуществляются центробежным насосом 7. Спиртовые пары из смесителя 6 и другого оборудования поступают для улавливания в ловушку-адсорбер 15.

 

Рис 3. Аппаратурно-технологическая схема полунепрерывного производства

водки.

Условные обозначения Б — поваренная соль, В — вода, С — спирт,

Г — водка, К — канализация, Н — брак, О — конденсат спиртовых паров,

П — пар, Р — дополнительное сырье.

Водно-спиртовые пары после извлечения их паром из реактора направляются для конденсации в теплообменник 14 и далее в виде отгона в сборник брака. Водно-спиртовая смесь из сборника 8 самотеком поступает вначале на предварительное фильтрование через песочный фильтр 9 в реактор-адсорбер 10 и далее в фильтр-песочник 11 на окончательное фильтрование. Скорость обработки водно-спиртового раствора определяют с помощью ротаметра 12. После этого раствор поступает в сборник готовой продукции 13. При необходимости крепость водки корректируют, добавляя спирт или воду при перемешивании.

Подготовка воды. На ликеро-водочных заводах применяют воду питьевого назначения из городских водоканалов и артезианских скважин. В ликеро-водочных изделиях содержится до 70 % воды, поэтому их качество в значительной степени определяется органолептическими свойствами и составом воды. Наибольшее значение имеют жесткость, величина сухого остатка, активная кислотность и щелочность, окисляемость воды, содержание в ней ионов железа. В воде контролируют также содержание фосфатов, силикатов, сульфатов, хлоридов, гидрокарбонатов и других солей.

Жесткость воды как мера содержания в ней растворенных солей кальция и магния выражается в мг экв. Са²⁺ и Мg²⁺, содержащихся в 1 дм³ воды; 1 мг экв. жесткости соответствует 20,04 мг экв. Са²⁺ или 12,16

Мг экв. Мg²⁺ в 1 дм³ воды.

Различают общую жесткость воды, которая представляет сумму карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жесткости. При смешивании спирта с водой растворимость солей кальция и магния понижается тем больше, чем выше крепость раствора. В водках, приготовленных на воде с различной степенью жесткости, выпадает осадок, состоящий из карбонатов, бикарбонатов и сульфатов кальция и магния. В этом осадке преобладает СаСО₃.

Образование осадка на стенках бутылок приводит к потере товарного вида водок и значительно удорожает подготовку возвратной стеклянной тары к розливу продукции.

Большое влияние на показатели качества воды оказывают примеси, находящиеся в ней в концентрациях, превышающих пороговые, т. е. минимально ощутимые. Так, катионы магния придают воде горьковатый привкус, катионы железа — железистый и катионы меди — медный. Газы аммиак и сероводород обусловливают характерные затхлый запах и вкус воды.

В воде могут содержаться песок и глина, которые ухудшают ее прозрачность и засоряют трубопроводы. В весенне-летний период года в воде повышается содержание кремниевой кислоты, ее солей и гуминовых веществ, которые находятся в тонкодисперсном состоянии (размер частиц 1 • 10~5...1 • 10~6 мм) и образуют устойчивые, плохо осветляемые растворы. Повышенное содержание в воде закисных солей железа также изменяет ее цвет и ухудшает вкус. Поэтому исходную питьевую воду подвергают осветлению, обесцвечиванию, дезодорированию и умягчению.

Осветлением называют процесс выделения из воды различных твердых частиц. Грубодисперсные взвеси (песок, глина) обычно удаляют фильтрованием через фильтры, заполненные слоем кварцевого песка. Тонкодисперсные взвеси (гумми-вещества и др.) удаляют коагуляцией с последующим фильтрованием воды через песочные фильтры.

Коагуляция — процесс укрупнения частиц дисперсной системы вследствие их взаимного слипания. Для укрупнения частиц, несущих отрицательный заряд, в воду добавляют специальные вещества — коагулянты, нейтрализующие заряд взвесей или понижающие его до критического значения. При этом укрупненные частицы оседают в виде хлопьев, а вода осветляется.

В качестве коагулянта используют неочищенный сульфат алюминия (глинозем) А1₂(SО₄)₃ 18Н2О, сульфат железа Fe₂(SО₄)₃ и другие вещества из расчета 25...30 мг коагулянта на 1 л осветляемой воды. Для осветления успешно применяют установки непрерывного действия, фильтры которых заполнены гравием и песком.

Для улучшения воды с повышенной цветностью и неприятными запахом и вкусом применяют специальные дополнительные методы обработки. Эти методы обработки применяют как на ликеро-водочных заводах, так и на заводах безалкогольных напитков. К ним относят аэрирование воды для удаления закисных солей железа и обесцвечивание воды на анионитовых установках и др.

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: окисление органических загрязнений перманганатом калия, обработка воды в реакторах, заполненных активированным углем.

Умягчение — процесс удаления из воды катионов кальция и магния, обусловливающих ее жесткость. В зависимости от состава исходной воды и требований, предъявляемых к умягченной воде, воду умягчают различными способами. Среди них наибольшее распространение получили три способа: термический, химический (реагентный) и ионообменный. В последние годы получил распространение обратноосмотический способ подготовки воды, представляющий собой физико-химический процесс деминерализации и тонкой очистки технологической воды с использованием мембран.

Термический метод умягчения воды основан на снижении растворимости диоксида углерода при повышении температуры, что приводит к сдвигу углекислотного равновесия и образованию карбоната кальция, который выпадает в осадок. Этот способ в странах СНГ распространения не получил.

Среди реагентных способов умягчения воды наиболее известен известково-содовый. Умягчение воды этим способом основано на переводе растворимых в ней кальциевых солей карбонатной (временной) жесткости Са(НСО₃)₂ в присутствии расчетного количества гашеной извести [гидроксида кальция — Са(ОН)₂] в нерастворимую соль СаСО₃.

Недостаток способа состоит в длительности процесса формирования и осаждения осадка, большом расходе реагентов и больших габаритах технологического оборудования. Поэтому этот способ как самостоятельный по изложенным причинам встречается достаточно редко.

Наибольшее распространение для умягчения воды не только в ликеро-водочном производстве, но и в производстве безалкогольных напитков получил способ ионного обмена. Снижение жесткости воды при использовании этого способа основано на способности некоторых природных или синтетических соединений, практически нерастворимых в воде, обменять находящиеся в их составе ионы N³⁺ или Н⁺ на ионы Са²⁺ и Мg²⁺, обусловливающие жесткость воды.

Катиониты — это высокомолекулярные органические соединения (твердые гели), содержащие ионогенные активные группы кислотного характера, способные к реакциям катионного обмена. Они нерастворимы не только в воде, но и в растворах минеральных кислот, щелочей и в органических растворителях; способны набухать в воде. Среди катионитов, используемых для умягчения воды, широко известны сульфоугли и синтетические смолы КУ-1, КУ-2 и особенно КУ-2-8ч, КУ-23-ч и КУ-13. Последние отличаются высокой степенью чистоты и обменной емкости (ОЕ).

При подборе технологии умягчения воды и типа катионита учитывают не только жесткость и солевой состав, но и ее щелочность.

Nа-катионирование воды широко применяют на заводах, использующих воду с жесткостью (1...7 мг экв/л) и щелочностью до 6 см³ 0,1 н. раствора НС1 на 100 см³.

Более жесткую воду с щелочностью свыше 6 см³ 0,1 н. раствора НС1/100 см³ до обработки катионитами в Na-форме подвергают известкованию или же параллельной и последовательной обработке Н- и Na-катионами без предварительной очистки. При параллельном Н- и Nа-катионировании часть воды пропускают через Nа-катионитовый фильтр, а часть — через Н-катионитовый фильтр, а затем обе части обработанной щелочной и кислой воды смешивают; при этом в процессе нейтрализации удаляется СО₂, образовавшийся при смешивании воды. Таким путем можно умягчить воду до 0,01...0,03 мг экв/л и существенно понизить ее общую щелочность.

При последовательном Н- и Na-катионировании часть воды подают через Н-катионитовый фильтр. Умягченную подкисленную воду далее смешивают с остальной исходной водой; полученную смесь пропускают через дозатор для удаления диоксида углерода, а затем всю воду подают на Nа-катионитовые фильтры. В результате такой обработки щелочность умягченной воды не превышает допустимого значения.

В ряде случаев на заводах безалкогольных напитков воду умягчают Н-катионами, что позволяет уменьшить расход пищевых кислот на приготовление напитков.

Реакции умягчения воды, протекающие на поверхности катионита в Na-форме, можно представить уравнением

 

2Na[Kaт] + Са(НСО₃)₂ Ca[Кaт]₂ + 2NaHCO₃

 

При Н-катионировании воды обратимые реакции осуществляются по схеме

2[Кат]Н + Са(НСO₃)₂ Ca[Кат]₂ + 2СО₂ + H₂O

2[Ka]H + СaSО₄ Ca[Ka]₂ + 2Н₂SО₄

Аналогичные реакции протекают и при участии катиона Мg²⁺.

Символом [Кат] обозначена нерастворимая матрица полимера-катионита, условно принимаемая одноосновной кислотой.

При истощении обменной емкости (OЕ) катионита, т. е. способности поглощать ионы Са²⁺ и Мg²⁺, его подвергают регенерации — восстановлению его ОЕ. При регенерации реакция ионного обмена смещается справа налево.

Регенерацию Na-катионита проводят 8...10%-м раствором 1, а Н-катионита — 1... 1,5%-м раствором Н₂SO₄ или 5...6%-м раствором НС1.

В качестве примера рассмотрим технологию Na-катионитового способа умягчения воды.

Катионитовые фильтры марок ХВ-122 и ХВ-040-1 имеют диаметр 0,7...1 м, высоту от 3,2 до 3,6 м. Они работают под давлением 0,5 МПа.

Процесс обработки воды в Nа-катионитовых фильтрах складывается из следующих последовательных операций: умягчения воды путем пропуска через катионит сверху вниз с линейной скоростью 3...20 м/ч до достижения в сборнике средней жесткости воды 0,1...0, 2 мг экв/л; взрыхления слоя катионита восходящим потоком неумягченной воды (4...35 °С) с линейной скоростью 8...12 м/ч; спуска «водяной подушки» во избежание разбавления регенерирующего раствора; регенерации катионита 8...10%-м раствором поваренной соли сверху вниз со скоростью 3...5 м/ч; для сокращения расхода соли можно использовать часть промывной воды; отмывки катионита водой со скоростью сначала 4...5 м/ч, а затем 6...10 м/ч до получения прозрачной воды с жесткостью до 0,05...0, 07 мг-экв/л; расход воды 5 м³/м³ катионита.

Полный оборот Na-катионитового фильтра в зависимости от типа катионита и величины ОЕ, а также жесткости исходной воды находится в пределах 14...48 ч. На регенерацию катионита обычно затрачивают около 2 ч, в том числе на его взрыхление 10...15 мин, спуск промывной воды и регенерацию катионита — 15...30, его отмывку — 30...60 мин. Регенерацию катионитов КУ-2, КУ-2-8чС, КУ-28, обладающих высокой ОЕ, производят обычно один раз в течение 2 сут работы фильтра. Сульфоугли и смолу КУ-1 регенерируют ежедневно.

После технологической обработки в питьевой воде с исходной жесткостью свыше 1 мг экв/дм³ общая жесткость не должна превышать 0,2 мг экв/дм³, щелочность — 4 см³ 0,1 н. НС1 на 100 см³, сухой остаток —

500 мг/дм3, рН - 7,8 окисляемость - 6 мг О₂/дм³, содержание железа - 0,15 мг/дм³. Если исходная жесткость питьевой воды не превышает 1,0 мг экв/дм³, то приведенные выше показатели не должны превышать значений 1,1; 100; 7,8; 6 и 0,10 соответственно. Эти данные применимы для воды, используемой в ликеро-водочном производстве.

В настоящее время получают распространение новые перспективные методы обессоливания вод: электродиализный и обратноосмотический.

На рис. 4 показана аппаратурно-технологическая схема очистки воды на мембранной обратноосмотической установке плоскопараллельного типа.

Исходная вода из городского водопровода поступает через песочный фильтр предварительной очистки 2 в сборник 1. Из сборника 1 воду плунжерным насосом 8 подают на умягчение в мембранный аппарат 3, который представляет собой пакет фильтрующих мембран, стянутых болтами между двумя плоскими фланцами. Пройдя обратноосмотический аппарат, поток воды разделяется на две части. Умягченная очищенная вода — пермиат через вентиль 6 направляется в сборник 7 и далее на технологические нужды. Концентрат воды, пройдя дроссельный вентиль 5, через расходомер 4 поступает в канализацию.

Комплектуя установку мембранами различных марок, можно получить воду любого заданного качества, при этом ее солезадерживающая способность в зависимости от типа мембран изменяется от 70 до 97,5 %.

 

 

Рис 4. Аппаратурно-технологическая схема подготовки воды на мембранной обратноосмотической установке плоскопараллельного типа.

Приготовление водно-спиртовых растворов. Для приготовления водок спирт сначала смешивают с очищенной умягченной водой. Полученный водно-спиртовой раствор называют сортировкой. Особенность данного технологического процесса — это выделение теплоты (наибольшее тепловыделение наблюдают при содержании спирта в растворе 36,25 об. %) и сжатие (контракция) раствора. Выделение теплоты и сжатие раствора свидетельствуют о взаимодействии молекул воды и спирта, при котором образуются непрочные соединения — гидраты.

При расчете количества спирта и воды при приготовлении заданного объема сортировки учитывают эти особенности процесса.

Количество спирта X (дал), необходимое для приготовления сортировки в объеме V_c (дал) крепостью А_c (об. %) с учетом крепости исходного спирта A_cп (об. %), рассчитывают по уравнению

V_c A_c/A_cп

Количество воды Y (дал), необходимое для приготовления заданного объема сортировки V_c (дал),

Y=X V_в/100,

где V_в — количество воды, которое необходимо добавить с учетом сжатия раствора к 100 дал спирта крепостью А_сп (об %) для получения сортировки крепостью А_с (об %). Значение V_в (дал) находят по специальным таблицам Например, для приготовления водно-спиртового раствора крепостью 40 об % необходимо к 100 дал спирта крепостью 96,2 об % прибавить не 100, а 147,59 дал воды.

 

В соответствии с требованиями технологического регламента на производство водок и ликеро-водочных изделий (ТР-10-04-03-09) и ГОСТов на ту же продукцию к водно-спиртовым растворам ряда водок добавляют ингредиенты. Это различные добавки в основном вкусового характера, рассчитанные на 1000 дал водки. Например, при приготовлении «Столичной» водки в сортировку задают в виде сиропа 20 кг сахара, «Украинской горилки» — 40 кг меда, в «Русскую» водку —0,01 кг КмnО₄ для окисления примесей и улучшения вкуса. Сухое обезжиренное молоко (3,1...6,2 кг) используют в производстве «Посольской» водки как природный белковый полимер для извлечения ряда примесей спирта и воды, в том числе азотсодержащих, значительно ухудшающих вкус водки, а также как источник сахара лактозы.

Водно-спиртовые растворы готовят периодическим и непрерывным способами. При периодическом способе применяют стальные смесители (d: Н = 1:1,2; V = 3...12 м³). Раствор готовят примерно 1,5 ч. Сначала из мерников последовательно задают расчетное количество спирта, а затем воду.

Смесь перемешивают в течение 5...20 мин, а затем центробежным насосом перекачивают в напорный сборник. Воздух, содержащий пары спирта, направляют в ловушку-адсорбер для их улавливания. Десорбцию спирта из ловушки осуществляют паром. Полученный конденсат спиртовых паров после теплообменника направляют на переработку для последующего использования