|
ФPAГMEHT КНИГИ (...) Реакция винного камня с хлористым кальцием протекает довольно медленно, поэтому хлористый кальций добавляют в самом начале нейтрализации в твердом или в жидком виде. Благодаря большой растворимости его можно веодить в кусках, которые после нескольких минут размешивания быстро растворяются.
Очень важно уловить момент, когда следует прекратить прибавление известкового молока; нельзя доводить жидкость до точно нейтральной реакции, так как в таком случае из раствора осядут железные и алюминиевые соли, фосфаты и пектиновые вещества, которые загрязнят полученную виннокислую известь. Для того чтобы эти вещества <не оседали, а оставались в растворе, необходимо, чтобы жидкость имела слабокислую реакцию. Лакмусовая бумага, употребляемая для определения конца реакции, должна быть чувствительной, иначе легко сделать ошибку.
Извлечение из выжимок винного камня. Для получения из выжимок Виннокислотного сырья в виде винного камня в европейских странах пользуются хорошей растворимостью в кипящей воде кислого виннокислого калия, 'составляющего основную массу виннокислых соединений выжимок.
Приведем один из наиболее интересных методов его получения, описанный болгарским профессором Георгиевым [147] под названием метода Джаница—Туркина, как обеспечивающий по лучение небольших выходов. Сущность метода Джаница—Туркина заключается в том, что выжимки обрабатывают в батарее, состоящей из пяти автоклавов (диффузоров), горячей водой под давлением в несколько атмосфер. Обработка выжимок водой при высокой температуре по принципу противотока позволяет получить наиболее концентрированный раствор винного камня. Под действием высокой температуры и давления разрушаются пектиновые вещества, мешающие кристаллизации винного камня. Этим методом в основном перерабатываются выбродившие выжимки, поэтому в растворах, полученных после обработки в автоклавах, содержится и спирт, бывший в выжимках.
Так как вся аппаратура герметизирована, то потери спирта невелики. Полученные после обработки в автоклавах растворы увариваются до концентрации, превышающей исходную концентрацию вдвое. При этом пары, содержащие весь спирт, находившийся в выжимках, сжижаются в холодильнике и направляются для дальнейшего укрепления в отдельные перегонные аппараты.
Уваренный раствор фильтруется и поступает в чаны для кристаллизации винного камня. Винный камень получается очень высокого качества со степенью чистоты 92—95%. После кристаллизации винного камня маточные растворы обрабатывают хлористым кальцием и известковым молоком для получения виннокислой извести или частично возвращают в батарею автоклавов с тем, чтобы лишь последние промывки проводились чистой водой.
Горячая вода подается в батарею электронасосом под давлением, обеспечивающим перемещение ее от одного автоклава к другому. По пути жидкость подогревается в специальных подогревателях, установленных между каждыми двумя автоклавами. Жидкость собирается в специальные сборники, откуда поступает в выпарной аппарат. Уваренная жидкость направляется из него на кристаллизацию в открытые бетонные кристаллизаторы. Из обработанных выжимок извлекаются семена.
Установка обычно располагается в трехэтажном здании, чтобы жидкость перемещалась самотеком.
Применяемая для диффузии перебродившей выжимки батарея автоклавов может служить также для извлечения виннокислых солей и спирта из сладкой выжимки. В этом случае полученный в батарее автоклавов раствор сбраживается, из него отгоняется .спирт, а из оставшегося раствора виннокислых солей после их концентрации при охлаждении выделяется битар-трат. Способ этот почти не требует химикатов и дает выход больше, чем при обычном способе получения виннокислой извести.
Наиболее рациональное использование выжимки. По. установившемуся в наших винодельческих хозяйствах порядку во время виноделия белую (несброженную) и красную (сброженную) выжимку укладывают н? хранение в цементные ямы или чаны. К переработке выжимки приступают обычно после сезона виноделия, в ноябре—декабре. Более рационально выжимке можно использовать следующим образом.
Красную выжимку после прессования сейчас же перегоняют, а оставшуюся в котле жидкость (винасс) обрабатывают известковым молоком. Белая выжимка с пресса поступает в чаны, в которых содержащиеся в выжимке сахар и виннокислые соли извлекают горячей, слегка подкисленной водой (0,03—0,06% кислоты от веса выжимки).
Затем выжимку отпрессовывают. Жидкости дают остыть, задают в нее селекционированные дрожжи и сбраживают.
Полученную слабоалкогольную жидкость подвергают перегонке, а из барды после отстаивания получают виннокислую известь путем осаждения известковым молоком.
Опыт показывает, что при такой обработке получается значительно больший выход спирта и виннокислой извести. Качество полученного таким образом спирта значительно выше, чем качества спирта, полученного из выжимки, подвергшейся длительному хранению.
Последнее обстоятельство вполне понятно, так как при хранении выжимки в ямах в ней происходит целый ряд бактериальных процессов, в результате которых в выжимке происходит разложение тартратов и образуются различные летучие продукты, переходящие в дальнейшем при перегонке в спирт и ухудшающие его качество.
Введение этого процесса в практику наших хозяйств надо признать весьма желательным.
Переработка выжимки без хранения. Хранение выжимок в цементных бассейнах, как это происходит на большинстве наших заводов первичной переработки, сопровождается значительными потерями спирта и винной кислоты. Неизбежны потери при брожении сахарсодержащей белой выжимки вследствие выделения СО2, сопровождающегося испарением спирта. Чем дольше хранится выжимка, тем значительнее потери. Опыт показал, что при переработке выжимок в марте выход спирта уменьшился на 46%, при переработке в мае — на 58%. Понижается также и содержание винной кислоты. Поэтому выжимку надо перерабатывать сейчас же по выходе ее с пресса. Вполне естественно, что издавна существует мысль избежать хранения выжимки в цементных бассейнах и перерабатывать ее во время периода виноделия, немедленно после выхода ее из производства. Такой порядок вполне возможен в отношении красной выжимки, которая непосредственно с пресса может поступать на переработку. Но это представляет затруднения при переработке белой выжимки, содержащей сахар, который необходимо сбродить.
Для переработки выжимок в сезон виноделия может быть применен следующий прием: сахарсодержащие выжимки после отжатия загружаются в цементированные резервуары, чаны или другие емкости и заливаются водой. Температура воды поддерживается не ниже 23—24°. В выжимку вводится разводка чистой культуры дрожжей из лаборатории или из соседнего бродящего чана. Брожение обычно заканчивается за 2—3 дня. Выбродившая выжимка с водой переводится в перегонные аппараты, к ней прибавляется серная кислота (или сода), спирт отгоняется, и барда направляется на приготовление виннокислой извести. Выжимки в кубе снова заливаются горячей водой, затем жидкость с них сливается и применяется для заливки свежеотжатой сахарсодержащей выжимки в чанах. Опыты винодела Ачабадзе, применившего эту технологию на некоторых предприятиях комбината «Абрау-Дюрсо», показали, что по сравнению с длительным хранением в выжимочных хранилищах при этом способе были получены повышенные выходы спирта и виннокислых солей.
В настоящее время разработан ряд технологических схем переработки выжимки на крупных винзаводах, исключающих ее хранение в цементных и других емкостях. В техническом проекте винзавода перерабатывающего 200 т винограда в сутки, Ги-проспиртвино намечает следующую полунепрерывную схему переработки выжимок, разработанную Ануфриевым, Вишняцким, Фишманом и Фридман.
Полунепрерывная схема переработки выжимки (рис. 196). Свежая выжимка из прессового отделения после дробления (дробилка на схеме не показана) поступает в бункер 1, откуда непрерывно подается в промыватель-диффу-зор 2 типа ротационного диффузора Гудзенко (рис. 197). Про-мыватель-диффузор 2 (см. рис. 196) состоит из двух вращающихся барабанов. Верхний барабан служит для отмывки красной выжимки холодной водой от спирта, а нижний — для отмывки белой и красной выжимок горячей подщелоченной водой от сахара и виннокислых соединений.
При вращении барабана выжимка проходит по секциям от головы к хвосту барабана, встречая на своем пути непрерывный поток воды. Из верхнего барабана при переработке красной выжимки отбирается спирто-водная смесь, которая направляется с общим потоком на перегонку. Из нижнего барабана выходит экстракт, который проходит фильтрацию на непрерывно действующей центрифуге 3. Фугат, выходящий из центрифуги, непрерывно обрабатывается раствором хлористого кальция в сборнике 4 и подается в непрерывно действующую батарею реакторов 5, рассчитанную на 6—9-часовую продолжительность реакции осаждения виннокислой извести. Суспензия виннокислой извести из последнего реактора непрерывно подается на центрифугу За для' разделения. 'Выходящий из центрифуги За влажный осадок виннокислой извести поступает в сушилку периодического действия 6. Высушенная виннокислая известь затаривается и направляется в склад готовой продукции.
Фугат — .сахарсодержащий раствор—поступает в непрерывно действующую бродильную батарею 7, первый резервуар которой 8 является дрожжегенератором для непрерывного размножения хлебопекарных дрожжей. Из /последнего резервуара бродильной батареи 7 выходит готовая бражка с содержанием спирта 3%. Бражка поступает на непрерывно действующий брагоперегонный аппарат для отгонки спирта и получения готовой продукции — спирта-сырца крепостью 88%. Горячая барда, выходящая из бражной колонны 9, поступает в сборник 10 и насосом перекачивается в сборник 11, откуда направляется на питание промывателя-диффузора. Возвратом горячей барды в промыватель-диффузор достигается использование тепла барды и возврат виннокислых соединений, которые могли пройти весь процесс и остаться в растворе.
Использование жидких винных дрожжей
Получение виннокислотного сырья из жидких винных дрожжей. Винные дрожжи могут быть алкогольными и безалкогольными.
Алкогольные винные дрожжи—это те дрожжевые осадки из вина, которые отделяются при переливах. Только что отделенные от вина дрожжи имеют жидкую консистенцию и называются жидкими дрожжами или дрожжевой гущей. Дрожжи эти в винодельческих производствах отделяют от жидкости путем прессования налитых в мешки дрожжей, фильтрацией на фильтрпрессах (рис. '198) или на центрифугах. Исследования Ву-лихмана показали, что периодически действующие центрифуги не обеспечивают достаточного отделения жидкости от дрожжей, а потому должны применяться непрерывно действующие центрифуги с барабаном. Для создания фильтрующего слоя на стенках барабана они покрываются тканью (равентук). Полученные тестообразные дрожжи, от которых прессованием отделена главная масса вина, называют прессованными дрожжами. Однако они содержат еще 50% и более вина.
Безалкогольные винные дрожжи получаются после отгона спирта; они используются для получения виннокислотного сырья.
Процент выхода жидких дрожжей из вин определить трудно. Происходит это потому, что в различных хозяйствах вина с дрожжевых осадков снимают в различное время, а потому получаемые дрожжи содержат различное количество вина и имеют различную консистенцию.
Дрожжи сначала перегоняют на спирт, а потом извлекают из них виннокислые соли в виде виннокислой извести.
Дистилляция дрожжей. Для получения спирта из дрожжей используются перегонные аппараты с открывающимся нижним дном.
Жидкие винные дрожжи загружают в перегонный куб на 60% его объема, что для кубов Белопольского машиностроительного завода составляет около 100 дкл. Туда же загружается слабоградусный спирт-сырец от предыдущей операции до общего объема в 100 дкл. Если дрожжи очень густы, то их перед загрузкой размешивают с водой или слабоградусным спиртом до однородной консистенции, разбавляя лишь настолько, чтобы масса была текучей. Размешивание с водой вручную обычно не достигает цели, значительная часть отжатых дрожжей остается в виде комьев, что вызывает при перегонке потери спирта, содержащегося внутри комьев. Рекомендуется размешивание производить в смесителях легкого класса с вращающимися лопастями (рис. 199).
Эти аппараты предназначены для перемешивания тестообразных материалов с добавлением жидкости. Основным конструктивным признаком этих мешалок являются два параллельных перемешивающих вала (ротора) специальной формы. Валы вращаются в разные стороны в корытообразном сосуде, дно которого имеет форму двух полуцилиндров. Принцип действия таких мешалок основан на непрерывном круговом перемещении комьев дрожжей и на периодическом перемещении их вокруг оси. Масса разминается и одновременно перемешивается. Лопасти валов не сталкиваются вследствие специально приданной им формы. Они имеют разную скорость вращения.
Дрожжи загружают сверху через крышки смесителя. Смеситель емкостью 300 л обеспечивает переработку 5 т отжатых жидких дрожжей в смену.
Сметанообразная масса из смесителя подается насосами Н-11 или Н-21. Излишне разбавлять дрожжи не следует, так как чем менее они разбавлены, тем более крепким получается спирт после перегонки и тем легче обработать барду, получающуюся после дистилляции дрожжей, минеральными кислотами.
Получение виннокислой извести из дрожжей После отгона спирта из дрожжей горячую массу переводят в резервуары (деревянные или цементные), куда добавляют соляную кислоту. Зная процент содержания винной кислоты в поступающих из перегонного аппарата дрожжах, можно вычислить, сколько килограммов винной кислоты заключается во всем количестве дрожжей, поступившем в чан, и брать на каждый килограмм винной кислоты 1,2 кг 30%-ной соляной кислоты. Убедившись при помощи метилвиолетовой бумаги, что жидкость имеет кислую реакцию, добавляют в чан воду из холодильника (разбавление производят в два с половиной — три раза в зависимости от консистенции дрожжей).
После разбавления дрожжей водой все содержимое чана перемешивают и дают жидкости отстояться. Отстаивание продолжается обычно около суток. Отстоявшуюся жидкость сливают в реактивный бассейн, где ее обрабатывают известковым молоком, а на осадок дрожжей, оставшихся в отстойном чане, наливают чистую воду, наполняя чан доверху. После размешивания жидкости снова дают отстояться в течение суток, затем чистый раствор сливают в реактивный чан. Промывание надо производить два раза, чтобы избежать значительной потери винной кислоты в осадке. Промытый осадок выбрасывают. Осадив виннокислую известь в реактивном чане, жидкость оставляют в покое 2—4 часа, после чего спускают раствор в сточную канаву, а осевшую на дно виннокислую известь переводят в небольшой чанок, где два раза промывают холодной водой, оставляя каждый раз отстояться на полчаса. Промывные воды спускают, а осевшую виннокислую известь собирают в мешочки, прессуют или центрифугируют и сушат.
На основе приведенных данных разведения водой можно вычислить размеры резервуаров для обработки дрожжевой массы соляной кислотой и для осаждения виннокислой извести.
Вместо обработки дрожжевой барды минеральными кислотами для растворения виннокислых соединений можно обрабатывать ее щелочью — кальцинированной содой Na2CC>3 При этом образуются хорошо растворимая сегнетова соль и растворимая комплексная натриево-кальциевая голь. Дрожжевую барду обрабатывают 20%-ным раствором кальцинированной соды в чанах, снабженных мешалкой. Температура барды в момент реакции должна быть не ниже 75°.
При образовании грустой пены нужно прекратить приливание раствора соды и размешивать массу до тех пор, пока пена не осядет. Особенно опасно продолжать приливание соды при остановленной мешалке.
По мере нейтрализации цвет жидкости меняется. Цвет барды от красного вина из лилового становится черным, а цвет барды от белого вина становится зеленоватым. При приближении к концу реакция протекает медленнее и скорость приливания соды уменьшается.
Ход нейтрализации проверяется при помощи метилвиолето-вой бумаги.
Если определение показало конец реакции, то продолжают интенсивное размешивание еще в течение получаса. После этого снова проверяют реакцию жидкости. Если повторное определение подтвердит окончание реакции, мешалку останавливают.
Обработка содой должна длиться 4—6 часов в зависимости от качества барды и скорости протекания реакции. При доведении реакции барды до нейтральной соединения винной кислоты переходят в раствор, а соединения полуторных окислов железа и алюминия осаждаются в виде гидратов окисей и отделяются вместе с остальными механическими примесями.
Осаждение виннокислой извести, как и при кислотном способе, производится известковым молоком. Обработка барды из дрожжей содой имеет недостатки и преимущества по сравнению с обработкой минеральными кислотами.
Для проведения щелочного метода получения виннокислой извести требуются работники более высокой квалификации. Виннокислая известь, получаемая этим методом, имеет высокое качество. Однако из-за необходимости применения соды и хлористого кальция и меньшего выхода виннокислой извести этот способ не нашел широкого применения. Он распространен лишь в Молдавской ССР. При переработке дрожжей нормального качества следует предпочесть кислый способ получения виннокислой извести. Лишь при переработке загрязненных дрожжей целесообразно применять щелочной способ.
Получение виннокислой извести из коньячной барды
После отгона алкоголя из вина содержимое куба спускают в отстойный бассейн. Таких бассейнов надо иметь два (рис. 200). Емкость каждого из них рассчитана так, чтобы в них можно было вместить все количество барды, выходящее за сутки с винзавода. По истечении 4—6 часов, когда не успевшая еще охладиться ниже 55—65° жидкость в отстойном бассейне отстоится, ее спускают в реактивный чан, где осаждают виннокислую известь известковым молоком. Операцию осаждения ведут, руководствуясь изменением цвета раствора конгорот.
Рис. 200. Бассейны для переработки коньячной барды.
После того как реакция доведена до конца, жидкость тщательно перемешивают, а по истечении получаса вторично определяют реакцию. Когда при вторичном испытании установлен ко нец реакции, прибавление известкового молока прекращают.
Так как виннокислые соединения в барде состоят из битартрата, а известковое молоко его полностью не осаждает, необходимо добавлять хлористый кальций. При дистилляции вина (с содержанием около 0,25% винной кислоты) на 100 дкл барды добавляют около 400 г хлористого кальция. Хлористый кальций может быть заменен соляной кислотой, которую прибавляют перед осаждением известковым молоком в количестве 800 г на 100 дкл барды.
Так как виннокислая известь осаждается довольно быстро, то нет надобности дожидаться полного осаждения, при котором, помимо извести, оседает значительное количество взмученной грязи. Если барда подвергалась предварительному отстаиванию в отстойных чанах и в реактивный чан спускалась прозрачная жидкость, то отстаивание можно вести более продолжительное время (6—8 часов и даже 12 часов); если же барда поступила в реактивный бассейн без отстаивания, то после реакции жидкости дают отстаиваться не более 3—4 часов.
Нельзя оставлять виннокислую известь на продолжительное время в реактивном бассейне, так как может начаться бактериальное брожение, в результате которого она разрушится После осаждения виннокислую известь собирают в мешочки, прессуют и сушат. Из приведенного описания процесса получения виннокислой извести из барды можно рассчитать число и объем резервуаров.
Вся установка должна строиться таким образом, чтобы отстойные чаны были расположены ниже завода, а реактивные — ниже отстойных. Такое расположение чанов дает возможность жидкости передвигаться самотеком с завода в отстойные чаны, из .них — в реактивные, а из последних—ib сточные канавы. В случае невозможности по рельефу местности создать самотек прибегают к перекачиванию насосом. Тогда при .заводе устраивают небольшой приемный цементный резервуар, из которого барду перекачивают насосом в вышестоящие отстойные деревянные чаны, а из них уже отстоявшаяся жидкость самотеком поступает в реактивный бассейн (рис. 201).
Получение виннокислой извести путем ионообмена
В настоящее время в зарубежных странах начали широко применять при получении виннокислотного сырья ионообменни-ки (см. стр. 364). Вводя в растворы виннокислых солей (полученных из выжимки, дрожжей и др.) искусственные смолы — катиониты — удаляют тяжелые металлы (Си, Fe), а также А1 и другие и получают в результате катионного обмена очищенный раствор, из которого обработкой мелом или известковым молоком получают высококачественную виннокислую известь. Несомненно, что перспективный ионообменный метод получения виннокислой извести в недалеком будущем займет ведущее место.
Сушка виннокислотного сырья
Кроме виннокислой извести, среди виннокислотного сырья, поступающего на заводы винной кислоты, значительное место занимают сушеные дрожжи. В ряде случаев после отжима вина из дрожжей, получаемых после переливок, в них остается так мало спирта, что нет никакого экономического расчета расходовать топливо и труд на его получение. Целесообразнее такие дрожжи сушить.
Хорошо отжатые дрожжи или виннокислую известь, представляющие собой тестообразную массу разделяют на куски величиной с грецкий орех и сушат. Летом виннокислотное сырье можно сушить на солнце. Для этого дрожжи и известь (в кусочках) раскладывают «а проволочных ситах или на досках, покрытых рогожей. Солнечная сушка требует большого внимания: дрожжи или известь необходимо время от времени переворачивать, так как малейший недосмотр может повести к образованию плесени, которая разлагает виннокислые соли. Более надежные результаты дает искусственная сушка в специальных печах.
Су шильные печи, употребляемые для сушки виннокислотного сырья, бывают различного рода.
Самой простой является так называемая печь-лежанка, которая применяется в небольших хозяйствах (рис. 202).
Более усовершенствованные печи этого образца представляют собой топку в кирпичной кладке (рис. 203); от топки идут воздушные ходы между устроенными над топкой шкафами, в которых и сушится продукция. Печи требуют очень большого расхода топлива, сушка на них удорожает стоимость продукции.
Для быстрого высушивания виннокислотного сырья целесообразно применять вращающиеся печи, имеющие широкое распространение в разных отраслях промышленности, где требуется сушить большие количества продукции.
Эта печь (рис. 204) представляет собой вращающийся цилиндр 1, внутри которого помещаются параллельно идущие трубы с квадратным сечением 2, стенки которых образуют лопасти. Трубы эти вращаются вместе со всем цилиндром. Печь действует непрерывно.
Горячий газ, выходящий из печи 3, всасывается вентилятором и проходит цилиндр по всей его длине. Виннокислотное сырье поступает через люк 4 на лопасти вращающегося цилиндра, которыми при постоянном пересыпании медленно передается к другому концу печи. Время прохождения продукта в токе нагретого газа рассчитано таким образом, чтобы при выходе из цилиндра виннокислотное сырье было вполне сухим.
Печь имеет диаметр 1,4 м и длину 10 м, высушивает в течение часа приблизительно 500 кг дрожжей, имеющих влажность 50 %, и потребляет 'при этом 50 кг кокса.
Все внутренние части печи покрыты специальной эмалью, не трескающейся от нагревания; таким образом, продукт не приходит в непосредственное соприкосновение с металлом.
Отходы производства безалкогольной продукции и их использование
При получении безалкогольной продукции (виноградного сока, вакуум-сусла и бекмеса), так же как и в виноделии, получают отходы, которые должны быть переработаны на виннокислот-ное сырье.
Такими отходами являются: 1) сладкая выжимка; 2) осадки, выпадающие при хранении сульфитированного, пастеризованного и охлажденного сока; 3) осадки, выделяющиеся при концентрации сока в вакуум-аппаратах и при получении бекмеса; 4) меловые осадки, получающиеся после нейтрализации сока при получении бекмеса и вакуум-сусла.
Сладкая выжимка после прессования винограда, идущего на приготовление безалкогольной продукции, ничем не отличается от выжимки, получаемой при отжатии сока, идущего на приготовление белых и розовых вин. Эту выжимку подвергают брожению, после чего перегоняют и выделяют из нее виннокислотное сырье теми же способами, которые были описаны выше для выжимки, получающейся при виноделии.
Осадки, выпадающие при хранении сульфитированного, охлажденного и пастеризованного сока,—осевшие на дно обрывки кожицы и мякоти винограда, свернувшиеся белки, грязь и кристаллы битартрата. Их принято называть сладкими дрожжами. Это название не вполне соответствует составу осадков, так как даже при неполном брожении сока в них больше грязи, обрывков ткани и т. п., чем дрожжей. Необходимо, чтобы эти осадки, заключающие в себе сахар, перебродили. Поэтому после слива сусла из резервуара, в котором оно хранилось, осадки собирают и помещают в бочки или чаны, разбавляют водой и дают им добродить.
После сбраживания поступают так же, как с обыкновенными винными дрожжами, то есть обрабатывают их соляной кислотой и переводят в виннокислую известь. Из этих осадков наиболее богаты виннокислыми солями те, которые получаются при охлаждении сока в холодильниках.
Осадки, выпадающие из вакуум-сусла, и меловые осадки из бекмеса являются сами по себе виннокислотным сырьем, богатым винной кислотой, поэтому их обычно промывают холодной водой, высушивают и в таком виде доставляют «а завод виннокаменной кислоты.
Сырой винный камень (бочечный) и его удаление
Сырым винным камнем называют отложения виннокислых солей, которые образуются на стенках винодельческих емкостей.
Кристаллизация винного камня на стенках емкостей зависит от того, какова поверхность их стенок. В деревянных чанах и бутах с шероховатыми стенками отложение винного камня всегда больше, чем в глиняных кувшинах, цементных чанах, в особенности, если они остеклены.
Оседая на стенках, виннокислые соли увлекают за собой красящие вещества, дрожжи, бактерии и частицы грязи.
|
