 |
Регенерация отработавшего активного угля
|
|
|
|
Примеси, поглощаемые активным углем в процессе обработки сортировки, снижают его адсорбционные и каталитические свойства. Продолжительность работы угольной колонки зависит от ряда факторов: тщательности фильтрации сортировки через песок, качества угля, спирта и воды, высоты слоя угля и других. В заводской практике обычно считают, что через колонку можно пропустить от 15 до 100 тыс. дал сортировки.
Адсорбционную и каталитическую способности отработавшего угля периодически необходимо восстанавливать. С этой целью отработавший уголь подвергают термической регенерации – обработке в колонке водяным паром при температуре 110-130ºС. Термическая регенерация угля основана на обратимости адсорбционного процесса. Процесс адсорбции протекает с выделением тепла; если нагревать отработавший уголь, происходит десорбция – освобождение его активной поверхности от поглощенных веществ. Примеси, содержащиеся в спирте, являются летучими веществами, и поэтому путем нагревания угля можно освободить его от всех поглощенных примесей спирта.
Полученный при регенерации угля дистиллят, содержащий спирт, направляют на ректификацию или для приготовления спирта-денатурата. Содержание спирта в дистилляте постепенно уменьшается; при содержании спирта, равном нулю, дистиллят направляют в канализацию. Обработку угля паром ведут до тех пор, пока получаемый дистиллят не приобретет нейтральную реакцию и потеряет неприятный запах. Затем через уголь продувают воздух с целью насыщения кислородом. Продувку воздуха прекращают, когда температура угля в колонке снизится до 50-55ºС. На этом процесс регенерации угля, считают законченным.
Обработка паром и продувка воздухом восстанавливают адсорбционные и каталитические свойства угля. Потери угля при таком способе регенерации незначительны.
|
|
|
3. Описание технологической схемы производства водки «Золотой родник» [3]
Технологическая схема производства водки «Золотой родник» включает следующие стадии:
1. приемка спирта;
2. подготовка воды;
3. приготовление инвертированного сахарного сиропа;
4. приготовление водно-спиртового раствора (сортировки);
5. обработка водно-спиртового раствора активным углем:
6. внесение ингредиентов и корректировка купажа водки;
7. контрольное фильтрование водки;
8. расфасовка, оформление и хранение готового изделия.
Для приемки спирта на заводах имеется спиртоприемное отделения, оборудованное сливными устройствами, мерниками и насосами. Спирт из автоцистерн сливается через нижнюю трубу по резиновому шлангу. Из железнодорожных цистерн слив спирта осуществляется с помощью насоса (принудительно).
В ликероводочном производстве вода – это один из основных видов сырья, доля которого составляет 60%. Особое значение имеет жесткость воды и ее солевой состав. Общая жесткость воды для ликероводочных изделий не должна превышать 1 мг /дм3. Требование к жесткости воды вызвано тем, что в водно-спиртовых смесях растворимость кальциевых и магниевых солей, обуславливающих в основном жесткость воды, меньше, чем в питьевой, и при смешивании спирта с жесткой водой эти соли образуют осадок, вызывающий помутнение.
Согласно ГОСТу воды должна быть прозрачной, бесцветной, не иметь посторонних привкусов и запахов, не содержать патогенных микроорганизмов.
Общая жесткость воды не должна превышать мг/л (в отдельных случаях допускается до 17 мг/л). Содержание железа (суммарное) не больше 0.3 мг/л; содержание других элементов (в мг/л) следующее: свинца 0.1; мышьяка 0.05; фтора 1.5; меди 3.0; цинка 5.0; активного хлора 0.5.
|
|
|
Кроме этих требований к питьевой воде предъявляются дополнительные. Она должна содержать минимальное количество продуктов распада органических азотистых веществ (нитраты, нитриты, аммиак), органических и легко окисляющихся неорганических примесей. Аммиака и нитритов допускаются лишь следы, нитратов – не больше 40 мг/л; окисляемость – не выше 3 мг O2/л, или 0.759 мг KMnO4/л.
Вода из водопровода поступает в фильтр грубой очистки мешочного типа 1. Фильтр заполнен слоем кварцевого песка, на поверхности которого удерживаются взвешенные частицы. Песочный фильтр имеет простую конструкцию и удобен в эксплуатации.
Далее вода с помощью насоса 2 поступает в Na-катионитовую установку. Установка представляет собой вертикальный закрытый сосуд цилиндрической формы. Работа Na-катионитовой утсановки заключается в циклическом проведении четырех операций: умягчение воды, взрыхление катионита и регенерация его раствором поваренной соли, отмывка от солей кальция и магния и от избытка поваренной соли.
В течение длительного периода работы установки жесткость умягченной воды остается практически постоянной в пределах до 0.07 мг/л. Постепенно жесткость воды возрастает, и когда она достигает 0.14 мг/л, установка переключается на регенерацию.
Регенерация установки происходит следующим образом. В баке солевого раствора 4 готовят 5-10% раствор поваренной соли. Этот солевой раствор прокачивают через Na-катионитовую установка сверху вниз, затем установка промывается 1700-2000 л воды. Установка готова к работе.
Умягченная вода с помощью насоса 5 поступает в обратноосмотическую установку 6, где вода обессоливается и из нее удаляется патогенная микрофлора. Подготовленная вода поступает в буферную емкость 7.
Для приготовления водки ректификованный спирт из буферной емкости 8 смешивают с подготовленной умягченной водой из буферной емкости 7. Сортировку готовят крепостью 40 об.%. Сортировку готовят в геометрически закрытом аппарате 9. В смеситель из буферных емкостей подается рассчитанное количество спирта, а затем вода. Так как плотность спирта меньше плотности воды, то он, поднимаясь вверх, способствует лучшему перемешиванию. Перемешивание водно-спиртовой смеси происходит с помощью насоса 10. Далее водно-спиртовая смесь проходит через теплообменник 11, где охлаждается водой до температуры 20ºС, и направляется в напорную емкость 12.
|
|
|
Перед подачей в производство водки «Золотой родник» сортировка с помощью насоса 13 вновь проходит через теплообменник 14.
В сортировке содержится небольшое количество взвешенных частиц (сотые или тысячные доли процента). Для освобождения от них сортировку фильтруют до и после обработки активным углем. Фильтрация через песочный фильтры после угольной очистки необходима для задержания мелкодисперсных частичек угля, образующихся в процессе очистки вследствие гидростатического воздействия потока жидкостей.
Вода из теплообменника 14 поступает в песочный фильтр 15. В качестве фильтрующего материала применяется кварцевый песок. Размеры пор фильтрующего материала, как правило, меньше размеров взвешенных частиц, находящихся в фильтруемой жидкости, однако некоторые частицы меньшего размера вначале проходят через поры фильтрующего материала и поэтому первые порции фильтрата получаются мутными. В дальнейшем на фильтрующем материале образуется слой взвешенных частиц, через который фильтруется сортировка, и фильтрат получается прозрачным. Фильтрация происходит под давлением. По мере увеличения количества профильтрованной жидкости высота слоя осадка на фильтрующем материале увеличивается. Пропорционально высоте этого слоя увеличивается сопротивление, и скорость фильтрации уменьшается. Поэтому необходимо периодически очищать фильтрующую поверхность от образовавшегося осадка. Фильтрацию сортировки проводят сверху вниз со скоростью не более 0.77 м/ч или 30 дал/ч.
Для удаления из сортировки примесей, придающих ей неприятный запах и вкус, производят обработку ее активным углем. Обработку сортировки проводят в угольной колонке 17 путем фильтрации через высокий слой угля снизу вверх. Скорость фильтрации водно-спиртовой смеси через угольную колонку 17 не должна превышать 40 дал/ч.
После обработки активным углем полученную сортировку фильтруют, что позволяет удалить мельчайшие частички угля и получить продукт безукоризненно прозрачный, с кристальным блеском. Фильтрацию водки проводят в песочном фильтре 18. Полученную сортировку направляют в доводной чан 19, где проверяют ее крепость. При отклонении крепости от пределов, установленных стандартом, сортировку следует довести до требуемой крепости добавлением спирта или воды. Готовую сортировку направляют в купажный чан 25.
|
|
|
Сахар вводят в ликероводочные изделия в виде водного раствора – сиропа. Готовят сироп горячим способом. Сахарный сироп готовят концентрацией 65.8%. В сироповарочный котел 20 набирают умягченную воду из буферной емкости 7; воду подогревают до 50-60ºС и затем при непрерывном размешивании механической мешалкой засыпают в нее рассчитанное количество сахара. После растворения сахара сиропу дают два раза вскипеть, снимая пену. Затем добавляют винную кислоту. Прибавление кислоты вызывает инверсию сахарозы, что предотвращает выпадение кристаллов сахара в охлажденном сиропе. Варка сиропа во избежание карамелизации сахарозы длится 30 мин. Приготовленный сироп с помощью насоса 21 подают в теплообменник 22 для охлаждения до 15-20ºС.
Экстракт родиолы розовой и пищевую добавку «GS» разбавляют в смесителе 23 с сортировкой, подаваемой из доводного чана 19.
Все ингредиенты: сортировку, сахарный сироп, смесь пищевой добавки «GS» и экстракта родиолы розовой, вносятся в купажный чан 25, где они перемешиваются с помощью якорной мешалки. Далее водка с помощью насоса 26 подается на окончательную фильтрацию через угольную колонку 29 и песочные фильтры 27 и 30. Готовая очищенная водка собирается в буферной емкости 31 и далее направляется на розлив.
Напиток разливают по объему в разливочной машине 32. Работает машина следующим образом. Пустые бутылки, поступающие по конвейеру, проходят шагомерную звездочку и по одной выставляются загрузочной звездочкой на столики. При вращении карусели столики поднимаются, с помощью колокольчиков на дозаторах бутылки горлами центрируются по отношению к сливной трубке, давят на обойму дозатора и наполняются водкой. Затем бутылки опускаются, разгрузочной звездочкой выводятся на конвейер, которым предаются к укупорочному автомату 33.
Работа укупорочного автомата 33 заключается в следующем. Бутылки проходят подпружинный наконечник, который надевает на них колпачки. Далее бутылка перемещается по конвейеру, захватывается загрузочной звездочкой, одновременно колпачок двумя подпружиненными роликами прижимается к горлу, устанавливается на подъемный столик карусели и поднимается вверх. Горло бутылки с колпачком входит в направляющий колокольчик обкатывающей головки и производится обкатка нижней кромки колпачка. После этого столик карусели опускается на уровень ленты конвейера, разгрузочная звездочка снимает укупоренную бутылку с карусели и выводит на конвейер для передачи в этикетировочную машину 34.
|
|
|
Бутылки, двигающиеся по конвейеру, разделяются шнеком и направляются по касательной к вращающемуся вакуум-барабану. В это время этикетный магазин, нажимая роликом на клапан золотникового устройства вакуум-барабана, включает вакуум, этикетка из магазина присасывается лицевой стороной к этикетопереносчику, после чего обратная сторона этикетки штемпелюется и смазывается клеем. При встрече этикетки и бутылки вакуум перекрывается, присосы этикетопереносчика сообщаются с атмосферой и этикетка накатывается на бутылку. При дальнейшем движении по конвейеру машины бутылка попадает в пространство между подушкой из губчатой резины и накатным конвейером, вращается вокруг своей оси, при этом этикетки разглаживаются и плотнее прижимаются к бутылке.
Полностью оформленный бутылки укладываются в ящики. Бутылки подаются под стол установки для укладки бутылок 35, где распределяются направляющими по рядам и выталкиваются на планки кассеты. При этом пустой ящик выставляется гнездами против отверстий кассеты, а бутылки остаются смещенными по отношению к гнездам ящика на полшага в сторону. Планки сбрасывателя являются продолжением направляющих, поэтому, чтобы сбросить бутылки в ящик, планки передвигаются. Готовый ящики отправляются конвейером на склад готовой продукции.
4. Расчет материального баланса водки «Золотой родник» [4]
Для приготовления водки «Золотой родник» применяют:
1) спирт этиловый ректификованный «Экстра»;
2) воду питьевую с жесткостью до 1 моль/дм3 для естественной воды и до 0.2 моль/дм3 для исправленной воды;
3) экстракт родиолы розовой;
4) кислоту винную;
5) пищевую добавку «GS» (минеральный комплекс);
6) сахар-рафинад;
7) уголь активный древесный дробленный марки БАУ-А.
Таблица 2
Купаж на 1000 дал
| Наименование компонентов | Единица измерения | Количество |
| Спирт этиловый ректификованный «Экстра» | л | По расчету на крепость купажа – 40.0 % |
| Вода питьевая исправленная | л | |
| Экстракт радиолы розовой | кг | 0.05 |
| Сахар-рафинад | кг | 1750 |
| Кислота винная | кг | 0.1 |
| Пищевая добавка «GS» (минеральный комплекс) | кг | 0.3 |
Расчет основного сырья
Расчет спирта
Для определения количества спирта расходуемого на приготовления водки, необходимо учесть безвозвратные потери спирта при приготовлении сортировки, обработке ее активированным углем, фильтрации водки и розливе. Эти потери исчисляются в процентах от количества спирта, поступающего в производство.
Примем для примерного расчета следующие величины потерь спирта в процентах.
Таблица 3
Потери спирта
| Вид изделия | Общая сумма потерь | В том числе | |
| в очистном отделении | в разливном отделении | ||
| Водка 40 %-ная | 0.7 | 0.4 | 0.3 |
Согласно ГОСТу для приготовления 40 %-ной водки применяется спирт-ректификат крепостью не ниже 95.5 %об.
Расход безводного этилового спирта для приготовления 2000 л 40 %-ной водки с учетом потерь его в производстве будет равен:
, (4.1)
где V – необходимый объем водки, л.
.
Расход спирта-ректификата крепостью 95.5 %об.:
. (4.2)
.
Расход исправленной воды
Условимся для упрощения расчета, что принятые выше потери спирта сопровождаются такими же по величине потерями воды. Такое допущение имеет определенные основания, так как спирт всегда испаряется в виде вводно-спиртовой смеси, увлекая с собой пары воды. Кроме того, спирт теряется не только за счет испарения, но и в виде механических потерь готовой водки.
При расчете расхода исправленной воды для приготовления сортировки необходимо учесть степень сжатия смеси. Для получения 40%-ной вводно-спиртовой смеси при использовании спирта крепостью 95.5 %об. необходимо к 100 л спирта добавить 145.65 л воды.
Следовательно, для приготовления 2000 л сортировки 40%-ной водки, на которую расходуется 843.60 л спирта, требуется исправленной воды:
. (4.3)
.
|
|
|
