СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ВОДКИ Российский патент 1996 года по МПК C12G3/08 

Изобретение относится к ликеро-водочной промышленности, к способам производства водки.

Известен способ производства водки (1. П.Я.Бачурин, В.А.Смирнов. Технология ликеро-водочного производства. М. Пищевая промышленность, 1975 г.), включающий следующие основные стадии: умягчение питьевой воды сульфоуглем, смешение умягченной воды со спиртом, предварительную фильтрацию полученной сортировки через слой кварцевого песка, очистку сортировки на угольных фильтрах от различных примесей, окончательную фильтрацию очищенной сортировки через слой кварцевого песка и розлив. Главным недостатком описанного способа является то, что вместе с умягченной водой в водку попадает значительное количество органических и неорганических примесей, ухудшающих качество водочных изделий.

Для удаления органических примесей из воды при производстве водки "Пшеничная" (2. А.с. 631531 СССР, С 12 G 3/04, опубл. 05.11.78) используют фильтрацию воды через активированный уголь перед ее умягчением, а сортировку подвергают очистке через активированный уголь со скоростью 30-40 дал/ч.

Способ производства водки "Золотое кольцо" (3. А.с. 1025718 СССР, С 12 Н 3/04, опубл. 06.30.83) предусматривает фильтрацию воды через активированный уголь и умягчение ее сульфоуглем. Перед очисткой сортировки на активированном угле в нее вводят гидрокарбонат натрия. Гидрокарбонат натрия вводят также в очищенную активированным углем сортировку.

Известен способ производства водки "Столичная Кристалл" (4. А.с. 1565878 СССР, С 12 G 3/06, опубл. 07.25.88), в котором воду фильтруют через активированный уголь, умягчают сульфоуглем и подвергают обработке обратным осмосом и введением уксусной кислоты и гидрокарбоната натрия до значения рН 7,5-7,6. Полученную сортировку подвергают очистке активированным углем. Недостатком рассматриваемых способов является то, что в водку с водой поступают аниониты-окислители NO₃ ^-, NO₂ ^- и органические примеси, которые ухудшают органолептические показатели конечного продукта.

В рассматриваемых выше и в большинстве известных способов производства водки для улучшения органолептических показателей и очистки ее от органических примесей используют обработку сортировки активированным углем. Известны самые разнообразные способы проведения этого процесса, например: 5. А.с. 1044628 СССР, С 12 G 3/06; 6. А. с. 618409 СССР, С 12 Н 1/04, опубл. 03.07.78; 7. А.с. 193163 СССР, С 12 G 3.02, опубл. 23.11.85; 8. А.с. 626119 СССР, С 12 Н 1/04, опубл. 25.09.78; 9. А.с. 1033537 СССР, С 12 С 3/12, опубл. 08.07.83.

Недостатком этих способов является низкая эффективность очистки от тяжелых металлов Cu, Zn, Ni, Cr и др.

Для очистки водно-спиртовых растворов предложено использовать модифицированный крахмал (10. А.с. 92751 СССР, С 12 G 3/06, опубл. 15.03.82; 11. А. с. 668350 СССР, С 12 G 3/06, опубл. 30.03.75), цеолиты (12. А.с. 872546 СССР, С 12 Н 1/04, опубл. 15.01.81); силикагель (1) и золу (13. А.с. 727684 СССР, С 12 Н 1/02). Однако эффективность очистки сортировки от органических и неорганических примесей предложенными материалами недостаточна.

Наиболее близким по технической сущности является способ производства водки, включающий получение сортировки путем смешения воды со спиртом, предварительную фильтрацию полученной сортировки, очистку ее на угольных колоннах, окончательную фильтрацию и розлив (1). Недостатками известного способа являются наличие в водке неорганических и органических примесей и нестабильное значение рН, которые ухудшают качество водочных изделий.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа, позволяющего получать водку с улучшенными химико-аналитическими и органолептическими показателями за счет снижения содержания примесей и стабильного слабощелочного значения рН.

Указанная задача решается тем, что сортировку после очистки ее на угольных колоннах фильтруют через слой гранулированного фосфата циркония, а затем через слой гранулированного гидроксида циркония, которые используют в солевых формах.

Фосфат циркония является слабокислотным катионообменником, емкость которого в нейтральных средах достигает величины до 5,0 мг-экв/см³ (14. Сухарев Ю.И. Егоров Ю.В. Неорганические иониты типа фосфата циркония. М. Энергоатомиздат, 1983, 112 с.). Это свойство позволяет использовать его для стабилизации значения рН водки. Кроме того, фосфат циркония обладает повышенной селективностью к радионуклидам цезия и катионам тяжелых металлов (Fe, Pb, Hg, Cu, Zr, U и др.) и поэтому эффективно очищает сортировку от указанных примесей.

Для проведения процесса используют фосфат циркония с атомным отношением P/Zr 0,5-2,0, размером гранул 0,4-2,0 мм и влажностью 10-40 мас. который получают, преимущественно, золь-гель методом (15. Л.М.Шарыгин, В.Ф.Гончар, В. Е. Моисеев. Золь-гель метод получения неорганических сорбентов на основе оксидов титана, циркония и олова. Сб. "Ионный обмен и ионометрия", 1985, N 5. с. 9-29). Верхнее значение отношения P/Zr ограничено химической природной фосфата циркония и технологическими возможностями его получения, нижнее значение заметным снижением обменной емкости по катионам. Интервал заявленных содержаний воды в фосфате циркония определяется кинетическими и прочностными свойствами ионообменного материала, являющимися важными при его использовании в динамическом режиме сорбции. При содержании воды менее 10 мас. уменьшается пористость материала, что приводит к значительному ухудшению его кинетических характеристик и снижению динамической емкости. Верхний предел содержания воды в фосфате циркония обусловлен техническими трудностями получения ионообменного материала в виде механически прочных гранул. Для обеспечения оптимальной гидродинамики процесса в насыпном слое рекомендуется использовать фосфат циркония с размером гранул 0,4-2,0 мм. Верхнее значение размера гранул ограничено техническими возможностями синтеза материала с удовлетворительными прочностными свойствами: нижнее значение техническими неудобствами, связанными с эксплуатацией такого мелкодисперсного материала в колоночном режиме (засорение дренажей, возрастание перепада давления).

Для проведения процесса используют гидроксид циркония с размером гранул 0,4-2,0 мм и влажностью 20-40 мас. Выбор для очистки в качестве сорбента гидроксида циркония обусловлен высокой селективностью материала к многозарядным анионам (PO₄ ^3-, CO₃ ^2- и др.), а также органическим примесям. Обоснование пределов размера гранул и влажности аналогично фосфату циркония.

Для стабилизации значения рН водки предлагаемые неорганические сорбенты используют в солевой форме, преимущественно в Na⁺-форме. Возможно также использование сорбентов в смешанной Na⁺-Ca²⁺-форме или Na⁺-Ca²⁺-Mg²⁺-форме. Содержание катионов металлов в фосфате и гидроксиде циркония выбирают в таких количествах, чтобы обеспечить стабилизацию значения рН водки в пределах 7,2-7,2.

В соответствии с изобретением предлагается поддерживать объемную скорость фильтрации сортировки через слой фосфата циркония, равную 1-20 колоночных объемов в час. Верхний предел объемной скорости обусловлен кинетическими характеристиками фосфата циркония; нижний экономической нецелесообразностью иметь большие объемы загрузки сорбента. Объемную скорость при фильтрации сортировки через насыпной слой гидроксида циркония поддерживают в пределах 0,3-10 колоночных объемов в час. Верхний предел обусловлен кинетическими характеристиками гидроксида циркония и необходимостью очистки от многозарядных анионов, обладающих меньшей диффузионной подвижностью по сравнению с катионами; нижний предел соображениями экономической целесообразности.

Примеры 1 и 2. Умягченную воду смешивали с этиловым спиртом (марки "Экстра") для приготовления сортировки, содержащей 40 об. спирта. Сортировку фильтровали с объемной скоростью 10 колоночных объемов в час через слой гранулированного фосфата циркония (ФЦ) в солевой форме, имеющего следующие основные характеристики:
размер гранул 0,4-1,0 мм;
атомное отношение P/Zr 2,0;
влажность (при высушивании при 100^oС) 30 мас.

Сферогранулированный фосфат циркония получали золь-гель методом (15). Для исследования использовали Na⁺- и смешанную Na⁺-Ca²⁺-формы фосфата циркония. Солевую Na⁺-форму фосфата циркония готовили путем постепенного прибавления при интенсивном перемешивании к водной сорбента 1, моль/л раствора NaOH до значения рН раствора, равного 7,6.

Смешанную Na⁺-Ca²⁺-форму фосфата циркония готовили обработкой Na⁺-формы раствором 1,0 моль/л CaCl₂ (соотношение объемов: сорбент: раствор 1:1) и корректировкой рН раствора 0,1 моль/л NaOH до рН 7,6.

В таблице 1 приведена динамика показателя рН сортировки при фильтрации ее через насыпной слой Na⁺- и Na⁺-Ca²⁺-солевых форм ФЦ. Показатель рН исходной сортировки был равен 6,2.

Из таблицы 1 следует, что солевая форма ФЦ стабилизирует показатель рН сортировки в интервале 7,4-7,5 при длительном ресурсе работы.

Пpимеp 3. Сортировку, полученную как описано в примерах 1 и 2, фильтровали через насыпной слой гранулированного гидроксида циркония в солевой форме, имеющего следующие основные характеристики:
размер гранул 0,4-1,0 мм;
влажность гранул 30 мас.

Гранулированный гидроксид циркония получали золь-гель методом (15). Солевую Na⁺-форму гидроксида циркония готовили путем постепенного прибавления при интенсивном перемешивании к водной суспензии сорбента 1,0 моль/л раствора NaOH до значения рН раствора, равном 7,8.

В табл. 2 приведена динамика показателя рН сортировки при фильтрации ее через насыпной слой Na⁺-формы гидроксида циркония. Показатель рН исходно сортировки был равен 6,2.

Из таблицы 2 следует, что солевая форма ГДЦ стабилизирует показатель рН сортировки в интервале 7,4-8,0 при длительном ресурсе работы.

Пpимеpы 4-10. В сортировку, приготовленную как описано в примерах 1 и 2, вводили катионы тяжелых металлов Cu>²⁺, Zn²⁺ или Mn²⁺ в виде хлористых солей или анион CrO₄ ^2- в виде соли K₂Cr₂O₇. Сортировку фильтровали с объемной скоростью 8 колоночных объемов в час через насыпной слой Na⁺-формы фосфата циркония или гидроксида циркония. До и после фильтрата с сорбентом определяли концентрацию катионов металлов атомно-абсорбционным методом с чувствительностью по металлу 0,05 мг/л. Хром в сортировке анализировали фотоколориметрическим методом с дифенилкарбазидом, чувствительность анализа 0,02 мг/л. Результаты экспериментов приведены в таблицах 3 и 4.

Из данных таблиц следует, что фосфат циркония и гидроксид циркония эффективно очищают сортировку от тяжелых металлов. Содержание их в сортировке после фильтрации ниже чувствительности применяемых методов анализа.

Пpимеpы 11-18. В сортировку, приготовленную как описано в примерах 1 и 2, вводили органические примеси: метанол, уксусный альдегид, изопропанол,диэтиловый эфир, этилацетат, изо-бутанол, метилпропионат, н-бутанол, бензол, этилпропионат.

Сортировку с объемной скоростью 5 колон.объем./ч фильтровали через фильтры со слоем гидроксида циркония, Na⁺-формой фосфата циркония и активным углем марки БАУ. До и после фильтра с сорбентом определяли концентрацию органических примесей газохроматографическим методом с использованием пламенно-ионизационного детектора с чувствительностью по органическим примесям 0,005 об. Результаты экспериментов сведены в табл.5.

Из данных таблицы следует, что Na⁺-форма фосфата циркония и гидроксида циркония достаточно эффективно очищают сортировку от органических примесей. По эффективности очистки от примесей указанные материалы не уступают активированному углю БАУ.

Пpимеp 19. Сортировку, полученную как описано в примерах 1 и 2, пропускали с объемной скоростью 0,3 колоночных объемов в час через угольную колонку, загруженную углем марки БАУ. Далее сортировку фильтровали через насыпной слой фосфата циркония в Na⁺-форме (размер гранул 0,4-1,0 мм, отношение P/Zr 2,0, влажность 20% со скоростью 10 колоночных объемов в час, а затем через слой гранулированного гидроксида циркония (размер гpанул 0,4-1,0 мм, влажность 30%) со скоростью 1,0 колоночный объем в час. Полученную водку анализировали на содержание минеральных примесей химическим и атомно-абсорбционным методом и на содержание органических примесей газа хроматографическим методом (табл.6). ТТТ1 ТТТ2 ТТТ3

Использование: изобретение относится к ликеро-водочной промышленности. Сущность: способ производства водки предусматривает получение сортировки путем смешивания воды со спиртом, предварительную фильтрацию полученной сортировки, очистку ее на угольных колоннах, фильтрацию через слой гранулированного фосфора циркония и затем через слой гранулированного гидроксида циркония, взятых в солевой форме, например в Na⁺ или Na⁺-Ca²⁺ формах до достижения рН фильтрата 7,2-8,2. После этого сортировку окончательно фильтруют и разливают. 5 з.п. ф-лы, 6 табл.

1. Способ производства водки, включающий получение сортировки путем смешивания воды со спиртом, предварительной фильтрации полученной сортировки, очистки ее на угольных колоннах, окончательную фильтрацию и розлив, отличающийся тем, что сортировку после очистки на угольных колоннах фильтруют через слой гранулированного фосфата циркония, а затем через слой гранулированного гидроксида циркония, взятых в солевой форме. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют фосфат циркония и гидроксид циркония в Na⁺, или Na⁺ Ca²⁺, или Na⁺ - Ca²⁺ Mg²⁺ солевых формах для достижения рН фильтрата 7,2 8,2. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что используют фосфат циркония с атомным отношением P/Zr=0,5 2,0, размером гранул 0,4 2,0 мм и влажностью 10 40%
4. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что используют гидроксид циркония с размером гранул 0,4 2,0 мм и влажностью 20 40 мас. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что объемная скорость фильтрации сортировки через слой фосфата циркония составляет 1 20 колоночных объемов в 1 ч. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что объемная скорость фильтрации сортировки через слой гидроксида циркония составляет 0,3 10 колоночных объемов в 1 ч.