СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РЕКТИФИКОВАННОГО СПИРТА И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2018 года по МПК B01D3/00 C12P7/06 

Изобретение относится к способу и устройству для производства ректификационного спирта.

Известен способ получения дистиллятов для производства крепких напитков (коньяк, кальвадос, бренди, виски и другие), в котором проводят раздельную от дрожжевых осадков перегонку спирта из спиртосодержащей жидкости с фракционированием на головную, среднюю и хвостовую фракции. Перегонку дрожжевых осадков осуществляют острым паром без фракционирования, при поддержании продолжительности перегонки 15-25 минут и крепости перегоняемого спирта 72-74% об. Перед перегонкой дрожжевых осадков проводят снижение в них величины рН до 1,8-2,3, затем обрабатывают острым паром и гомогенизируют 1-2 часа. Полученный от перегонки дрожжевых осадков спирт смешивают с головной и хвостовой фракциями спиртосодержащей жидкости до получения крепости в смеси 23-28% об., при этом соотношение головной и хвостовой фракций в смеси составляет 1:10-20, после чего смесь обрабатывают теплом при температуре 65-80°С, выдерживают при этой температуре 18-24 часа и подвергают фракционированной перегонке с выделением головной, хвостовой и средней фракций спирта, последнюю из которых добавляют в количестве 10-20% к объему средней фракции спирта из спиртосодержащей жидкости. В качестве спиртосодержащей жидкости используют виноградные или яблочные виноматериалы или сброженный диффузионный сок виноградных выжимок или зерновую бражку. Снижение величины рН дрожжевых осадков осуществляют для виноградных выжимок путем добавления виноматериалов пасынкового винограда или гипсованием - добавлением серно-кислого кальция, для яблочных виноматериалов - путем добавления виноматериалов дикорастущих яблок, а для зерновой бражки - путем добавления уксусной кислоты [Способ производства дистиллята: Пат. 2421509 Россия, МПК C12G 3/12 (2006.01). Эффект-91, Аванесьянц Р.В., Агеева Н.М., Аванесьянц Р.А., Кокорина К.В., Шаззо А.Ю. №2010105627/10; Заявл. 16.02.2010; Опубл. 20.06.2011].

Недостатками данного способа являются многостадийность и сложность процесса, повышенные потери этилового спирта. Также недостатком решения является невозможность моделировать качество получаемого продукта (регулировать содержание примесей от низкого до высокого).

Известен способ получения дистиллята для производства крепких напитков, в котором смешивают головную и хвостовую фракции, к полученной смеси добавляют дрожжи в количестве 8-20%, после чего перемешивают 2-4 раза в сутки до получения однородной смеси и выдерживают до осветления. Осветленную часть смеси отделяют от дрожжевого осадка, разбавляют ее водой до крепости 5-7% об. и выдерживают 24-72 часа. После выдержки осветленную часть смеси смешивают с виноградным суслом или яблочным соком, или диффузионным соком виноградных выжимок, находящихся в начальной стадии брожения до достижения сахаристости в смеси 3-5%. Вносят в нее мочевину из расчета 100-200 мг на 1 литр смеси, сбраживают до полного выбраживания сахара. Сброженную смесь нагревают до 70-85°С, оставляют на самоостывание до нормальной температуры и осветление, отделяют от дрожжевого осадка и подвергают фракционированной перегонке [Способ производства дистиллята: Пат.2421510 Россия, МПК C12G 3/12 (2006.01). Эффект-91, Аванесьянц Р.В., Агеева Н.М., Аванесьянц Р.А., Блягоз А.Р. №2010118308/10; Заявл. 05.05.2010; Опубл. 20.06.2011].

Данный способ относится только к перегонке виноматериалов или спирта-сырца и не учитывает особенностей процесса при получении дистиллята из зернового сырья. Также недостатком решения является невозможность моделировать качество получаемого продукта (регулировать содержание примесей от низкого до высокого). Известен способ получения дистиллята из зернового сырья, в качестве которого используют отдельные виды зерна, зерносмесь и смесь, состоящую из зерна и солода (солодов), включающий измельчение сырья, смешивание помола с водой при температуре не выше 55°С и гидромодуле 1:2,5-1:3,5, разваривание замеса при температуре 120-150°С в течение от 15 мин до 2 часов, охлаждение разваренной массы до температуры 52-63°С, осахаривание растворенного крахмала ферментами солода или микробиологическими ферментными препаратами амилолитического,

геммицеллюлазного и протеолитического действия, сбраживание при температуре 28-30°С в течение 72-120 часов, двукратную дистилляцию сброженного сусла в аппарате периодического действия с получением на первой стадии спирта-сырца крепостью 21-25% об., на второй его фракционирование на головную, среднюю (зерновой дистиллят) и хвостовую фракции [Макаров С.Ю. Основы технологии виски. - М.: ПРОБЕЛ. - 2000, 2011. - 196 с.].

Под сброженным суслом в настоящем изобретении понимают продукт, полученный в результате сбраживания осахаренного сусла, полученного при переработке зернового сырья.

Под зерновым дистиллятом или дистиллятом из зернового сырья в настоящем изобретении понимают среднюю фракцию или «сердце» погона (по ближайшему аналогу), выделенную после отделения головной и хвостовой фракции при дистилляции сброженного сусла (спирта-сырца).

Недостатками данного способа являются большие энергозатраты, низкий выход дистиллята и его пониженные качественные характеристики. Также недостатком решения является невозможность моделировать качество получаемого продукта (регулировать содержание примесей от низкого до высокого).

Известен способ производства дистиллята из зернового сырья (RU2557397, опубл.: 20.07.2015), включающий измельчение сырья, смешивание помола с водой, внесение ферментных препаратов: амилолитических разжижающего действия с мезофильной амилазой, гемицеллюлазного действия с целлюлазой, ксиланазой, -глюконазой, протеолитического действия с эндопротеиназой, выдержку полученного замеса при температуре 40-45°С в течение 25-30 минут с дальнейшими выдержками при температуре 50-55°С в течение 1 часа, при температуре 60-65°С в течение 1 часа, при температуре 70-75°С в течение 40-50 минут и температуре 75-80°С в течение 5-10 минут, охлаждение, внесение ферментных препаратов осахаривающего действия, осахаривание, сбраживание осахаренного сусла с использованием сухих спиртовых дрожжей, вносимых в сусло в количестве 100-120 мг/100 см³ сусла, последующую выдержку сброженного сусла при температуре 2-4°С в течение 2-3 суток, однократную дистилляцию с получением зернового дистиллята.

Недостатком прототипа является невозможность моделировать качество получаемого продукта (регулировать содержание примесей от низкого до высокого).

Наиболее близким аналогом настоящего изобретения является в части способа и установки для получения ректификованного спирта является способ получения ректификованного спирта и установка для его получения, раскрытые в книге ЛИХТЕНБЕРГА Л.А. «Производство спирта из зерна», М, ПИЩЕПРОМИЗДАТ, 2006, с. 107-109.

Известное решение не позволяет получать на выходе брагоректификационной установке одновременно разные продукты - ректификованный спирт и зерновой дистиллят. Кроме того, для повышения качества ректификованного спирта нужны дополнительные колонны.

Задачей изобретения является устранение недостатков известных решений.

Технический результат изобретения позволяет получать на одной брагоректификационной установке спирт ректификат или зерновой дистиллят и моделировать качество получаемого продукта - от зернового дистиллята до спирта ректификованного. Реализуется возможность получать на выходе одной установки разные продукты - спирт ректификат или зерновой дистиллят.

Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлен способ получения ректификованного спирта, характеризующийся смешиванием сырья с водой, внесением ферментных препаратов или солода, подогревом замеса, сбраживанием и перегонкой бражки отличающийся тем, что для производства ректификованного спирта используют бражную, эпюрационную и ректификационную колонны, которые обогревают паром, а бражку через подогреватель подают на питание бражной колонны, где она освобождается от паров спирта, которые конденсируют в подогревателе бражки и конденсаторе вместе с сопутствующими спирту примесями и затем направляют на питание эпюрационной колонны в виде бражного дистиллята; барду выводят из низа бражной колонны для утилизации; в эпюрационной колонне спирт освобождается от легколетучих примесей, которые выводят в виде фракции головной этилового спирта из конденсатора эпюрационной колонны и направляют в сборник; спирт, очищенный от легколетучих примесей, в виде эпюрата подают на питание ректификационной колонны; в ректификационной колонне спирт концентрируется, освобождается от тяжелолетучих примесей и от оставшихся легколетучих примесей, последние из которых концентрируют вверху ректификационной колонны и через конденсатор и запорный вентиль, в количестве 1,0-1,5% от условного спирта, возвращают в эпюрационную колонну для повторного концентрирования; тяжелолетучие примеси концентрируют в нижней части колонны и отводят в виде сивушной фракции, в количестве 0,4-0,6% от условного спирта, в сборник; воду, в виде лютера отводят из низа ректификационной колонны и направляют на утилизацию; отбор ректификованного спирта осуществляют с 5 по 9 тарелку ректификационной колонны, считая сверху и направляют в сборник ректификованного спирта.

Также заявлена установка для получения ректификованного спирта, содержащая брагоректификационную установку, отличающаяся тем, что выполнена в виде колонн и теплообменной аппаратуры в виде подогревателя бражки, дефлегматоров, конденсаторов, запорных вентилей и емкостного оборудования; каждая из колонн имеет патрубок для подачи пара; канал подачи бражки соединен со входом подогревателя, выход которого выведен на входной канал бражной колонны; по паровому потоку бражная колонна соединена с подогревателем бражки и конденсатором, откуда сконденсированная жидкость через запорные вентили может подаваться на вход эпюрационной колонны; канал вывода фракций головной этилового спирта из конденсатора эпюрационной колонны расположен в верхней части колонны и выведен в сборник; канал вывода фракций головной этилового спирта из конденсатора ректификационной колонны соединен через запорные вентили с верхней тарелкой эпюрационной колонны и со сборником фракций головной этилового спирта, дефлегматоры и конденсаторы колонн имеют проточные каналы для подвода охлаждающей воды, причем вода подается последовательно на вход конденсатора, выход которого соединен со входом дефлегматора; в нижней части ректификационной колонны организован отвод тяжелолетучих примесей сивушной фракции, который соединен со сборником; в кубе ректификационной колонны организован отвод лютерной воды на утилизацию; каналы вывода готового ректификованного спирта расположены с 5 по 9 тарелку ректификационной колонны, считая сверху.

Способ реализуется посредством брагоректификационной установки для получения ректификованного спирта из крахмалосодержащего сырья, содержащей бражную, эпюрационную, ректификационную колонны и теплообменную аппаратуру, отличающуюся тем, что имеется возможность переключение режимов работы установки с производства спирта ректификата на режим производства зернового дистиллята. Установка выполнена в виде колонн и теплообменной аппаратуры, состоящей из подогревателя бражки, дефлегматоров, конденсаторов; запорных вентилей и емкостного оборудования. Каждая из колонн имеет патрубок для ввода пара. Бражная колонна имеет канал для ввода бражки, соединенный со входом подогревателя, где она нагревается до температуры 75-85С. Конденсаторы и дефлегматоры колонн соединены последовательно и охлаждаются холодной водой через соответствующие входы\выходы. Сконденсированные в дефлегматорах и конденсаторах потоки водно-спиртовых жидкостей направляются в колонны в качестве флегмы, на питание колонн или в сборники в соответствии со схемой. Эфиро-альдегидная фракция этилового спирта отбирается из конденсатора эпюрационной колонны - при производстве спирта ректификата и из конденсатора ректификационной колонны - при производстве зернового дистиллята. Ректификационная колонна оснащена патрубками отбора спирта, компонент сивушного масла и патрубком вывода лютерной воды из колонны на утилизацию.

Патрубки отборов готового ректификованного спирта или зернового дистиллята расположены с 5 по 11 тарелку ректификационной колонны, считая сверху, причем все канала вывода соединены со сборниками через запорные вентили для накопления ректификованного спирта или зернового дистиллята.

Изобретение поясняется схемой установки, показанной на Фиг.

Осуществление изобретения

Ректификованный спирт производят из зерновых бражек, как правило, на брагоректификационных установка непрерывного действия. Ректификованный спирт от зерновых дистиллятов отличается более высокой степенью очистки и меньшим содержанием сопутствующих спирту примесей. Сравнительные характеристики ректификованного спирта и зернового дистиллята приведены в таблице 1.

Заявленная в изобретении установка может с высокой эффективностью отделять примеси от спирта и позволяет моделировать качество получаемого продукта - от зернового дистиллята, имеющего сравнительно большое содержание примесей, до ректификованного спирта, имеющего сравнительно низкое содержание примесей, т.е. получать на выходе разные продукты.

Установка для производства спирта ректификата состоит из бражной 1, эпюрационной 6 и ректификационной 8 колонн, теплообменной аппаратуры (подогревателя бражки 2, дефлегматора ректификационной колонны 9, конденсаторов 3, 10), запорных вентилей (4, 5, 11, 12, 13, 16, 17). Теплообменная аппаратура эпюрационной колонны 6 на схеме не показана.

Работает установка следующим образом.

При производстве ректификованного спирта запорные вентили 5, 11, 12, 16 устанавливаются в положение «открыто», а вентили 4, 13, 17 в положение «закрыто». Пар подается на все колонны. Бражка через подогреватель 2 подается на питание бражной колонны 1, где она освобождается от паров спирта, которые конденсируются в подогревателе бражки 2 и конденсаторе 3 вместе с сопутствующими спирту примесями и направляются в виде бражного дистиллята на питание эпюрационной колонны 6. Барда (бражка освобожденная от спирта) выводится из низа бражной колонны для утилизации. В эпюрационной колонне 6 спирт освобождается от легколетучих примесей, которые выводятся в виде фракции головной этилового спирта из конденсатора эпюрационной колонны и направляются через запорный вентиль 16 в сборник 18. Спирт, очищенный от легколетучих примесей, в виде эпюрата подается на питание ректификационной колонны 8. В ректификационной колонне 8 спирт концентрируется (освобождается от воды), освобождается от тяжелолетучих примесей и от оставшихся легколетучих примесей. Легколетучие примеси концентрируются вверху ректификационной колонны 8 и через дефлегматор 9, конденсатор 10 и запорный вентиль 11 в количестве 1,0-1,5% от условного спирта, возвращаются в эпюрационную колонну 6 для повторного концентрирования.

Тяжелолетучие примеси концентрируются в нижней части колонны и отводятся в виде сивушной фракции, в количестве 0,4-0,6% от условного спирта, в сборник 19. Вода, в виде лютера отводится из низа ректификационной колонны 8 и направляется на утилизацию. Отбор ректификованного спирта осуществляют с 5 по 9 тарелку ректификационной колонны 8, считая сверху и направляется через запорный вентиль 12 в сборник ректификованного спирта 14.

Когда запорные вентили 4, 13, 17 устанавливаются в положение «открыто», а вентили 5, 11, 12, 16 в положение «закрыто», можно производить зерновой дистиллят. При этом эпюрационная колонна 6 из технологического процесса исключается и пар на нее не подается. Из бражной колонны 1 бражной дистиллят через запорный вентиль 4 направляется непосредственно на питание ректификационной колонны 8. Сконцентрированные вверху колонны легколетучие примеси выводятся в виде фракции головной этилового спирта через конденсатор 10 и запорный вентиль 17, в количестве 0,5-1,5% от условного спирта, в сборник 18. Тяжелолетучие примеси из нижней части ректификационной колонны 8 отводятся в виде сивушной фракции, в количестве 0,1-0,3% от условного спирта, в сборник 19. Зерновой дистиллят отбирают с 9 по 11 тарелку ректификационной колонны 8, считая сверху и направляют в через запорный вентиль 13 в сборник зернового дистиллята 15.

Способ предусматривает смешивание сырья с водой, внесение ферментных препаратов или солода, подогрев замеса, сбраживание и перегонку бражки. Для производства ректификованного спирта используют брагоректификационную установку, включающую обогреваемые паром бражную, эпюрационную и ректификационную колонны, и теплообменную аппаратуру, которая состоит из подогревателя бражки, дефлегматоров, конденсаторов, запорных вентилей и емкостного оборудования. Бражку через подогреватель подают на питание бражной колонны, где она освобождается от паров спирта, которые конденсируют в подогревателе бражки и конденсаторе вместе с сопутствующими спирту примесями и затем направляют на питание эпюрационной колонны в виде бражного дистиллята. В эпюрационной колонне спирт освобождается от легколетучих примесей, которые выводят в виде фракции головной этилового спирта из конденсатора эпюрационной колонны. Спирт, очищенный от легколетучих примесей, в виде эпюрата подают на питание ректификационной колонны, где спирт концентрируется, освобождается от тяжелолетучих примесей и от оставшихся легколетучих примесей. Легколетучие примеси концентрируют вверху ректификационной колонны и через конденсатор и запорный вентиль в количестве 1,0-1,5% от условного спирта возвращают в эпюрационную колонну для повторного концентрирования. Тяжелолетучие примеси концентрируют в нижней части колонны и отводят в виде сивушной фракции в количестве 0,4-0,6% от условного спирта в сборник. Отбор ректификованного спирта осуществляют с 5 по 9 тарелку ректификационной колонны, считая сверху, и направляют в сборник ректификованного спирта. Изобретение позволяет обеспечить возможность моделирования качества готового продукта. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

.

1. Способ получения ректификованного спирта, характеризующийся смешиванием сырья с водой, внесением ферментных препаратов или солода, подогревом замеса, сбраживанием и перегонкой бражки, отличающийся тем, что для производства ректификованного спирта используют бражную, эпюрационную и ректификационную колонны, которые обогревают паром, а бражку через подогреватель подают на питание бражной колонны, где она освобождается от паров спирта, которые конденсируют в подогревателе бражки и конденсаторе вместе с сопутствующими спирту примесями и затем направляют на питание эпюрационной колонны в виде бражного дистиллята; барду выводят из низа бражной колонны для утилизации; в эпюрационной колонне спирт освобождается от легколетучих примесей, которые выводят в виде фракции головной этилового спирта из конденсатора эпюрационной колонны и направляют в сборник; спирт, очищенный от легколетучих примесей, в виде эпюрата подают на питание ректификационной колонны; в ректификационной колонне спирт концентрируется, освобождается от тяжелолетучих примесей и от оставшихся легколетучих примесей, последние из которых концентрируют вверху ректификационной колонны и через конденсатор и запорный вентиль, в количестве 1,0-1,5% от условного спирта, возвращают в эпюрационную колонну для повторного концентрирования; тяжелолетучие примеси концентрируют в нижней части колонны и отводят в виде сивушной фракции в количестве 0,4-0,6% от условного спирта в сборник; воду в виде лютера отводят из низа ректификационной колонны и направляют на утилизацию; отбор ректификованного спирта осуществляют с 5 по 9 тарелку ректификационной колонны, считая сверху, и направляют в сборник ректификованного спирта.

2. Установка для получения ректификованного спирта, содержащая брагоректификационную установку, отличающаяся тем, что выполнена в виде колонн и теплообменной аппаратуры в виде подогревателя бражки, дефлегматоров, конденсаторов, запорных вентилей и емкостного оборудования; каждая из колонн имеет патрубок для подачи пара; канал подачи бражки соединен со входом подогревателя, выход которого выведен на входной канал бражной колонны; по паровому потоку бражная колонна соединена с подогревателем бражки и конденсатором, откуда сконденсированная жидкость через запорные вентили может подаваться на вход эпюрационной колонны; канал вывода фракций головной этилового спирта из конденсатора эпюрационной колонны расположен в верхней части колонны и выведен в сборник; канал вывода фракций головной этилового спирта из конденсатора ректификационной колонны соединен через запорные вентили с верхней тарелкой эпюрационной колонны и со сборником фракций головной этилового спирта, дефлегматоры и конденсаторы колонн имеют проточные каналы для подвода охлаждающей воды, причем вода подается последовательно на вход конденсатора, выход которого соединен со входом дефлегматора; в нижней части ректификационной колонны организован отвод тяжелолетучих примесей сивушной фракции, который соединен со сборником; в кубе ректификационной колонны организован отвод лютерной воды на утилизацию; каналы вывода готового ректификованного спирта расположены с 5 по 9 тарелку ректификационной колонны, считая сверху.