|
Лаборатории на молокозаводе, чистота, стерильность, заезжает цистерна со свежим молоком с фермы - в мензурку набирают пробу, градусник и т.д. Старичок-водитель смотрел на это действо, не утерпел и говорит: "Та свежее то молоко, свежее! Холоднее! Я в тую цистерну часы упустив, уж так продрог пока намырявся" :)
Молочное дело:Рис. 3. Кривая размножения дрожжей В это время клетки увеличиваются в объеме, удлинняются и начинается рост дочерних клеток. В наступающей следующей фазе скорость размножения дрожжей увеличивается в логарифмической прогрессии. Все клетки активно разлагают углеводы и находятся в сусле во взвешенном состоянии. Наступает стационарная фаза, когда замедляется размножение дрожжей, причем скорость образования новых клеток равно скорости отмирания старых. В этой фазе общее количество дрожжевых клеток браги остается примерно постоянным. И, наконец, в фазе затухания снижается общее количество клеток и их активность. Это обычно обусловлено либо уменьшением содержания в сусле углеводов, увеличением концентрации спирта (более 12-14% об.), либо изменением температуры, кислотности и другими причинами. Отмирающие клетки оседают на дно бродильной емкости, где образуют осадок. В этом осадке, под действием собственных ферментов происходит автолиз, то есть распад составных веществ клеток. Одни освобождающиеся ферменты активизируются, другие ослабевают. При этом разлагаются высокомолекулярные вещества (жир, белок, углеводы, фосфорные кислоты и другие) с образованием низкомолекулярных продуктов распада, в том числе этилового спирта. В процессе брожения наряду с этиловым спиртом одновременно происходит его химическое окисление и образование других продуктов. Это могут быть уксусный альдегид, образующий при окислении спирта кислородом воздуха, метан, уксусная кислота и некоторые другие соединения. 5. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ВИНОМАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЬЯЧНОГО СПИРТА Сбор винограда для производства коньячных спиртов проводят при достижении в нем сахаристости 17-20 % и кислотности до рН 2,8-3,2. Уборку кистей винограда обычно проводят вручную в корзины или ведра. Из ведер виноград загружают в расставленные в междурядьях стальные ковши вместимостью 500-600 л. Транспортируют ковши на поле в междурядья и наполненные с поля тракторами типа "Владимирец". Ковш захватывается гидроподъемником трактора, смонтированным на форкопе. Из ковшей виноград высыпают в стальные "лодочки" вместимостью 5-7 т, которые смонтированы в кузовах тракторных прицепов или на автомобилях-самосвалах. В лодочках виноград транспортируют на винзаводы, где его высыпают в приемные шнековые бункеры-питатели и далее в дробилки-гребнеотделители (рис. 1.). Мезга подается в шнековые стекатели, а затем в шнековые прессы. Контакт с мезгой длится недолго. Для выработки коньячных виноматериалов используют сусло-самотек, сусло первого отжима или сусло многократного прессования на гидропрессах или механических прессах (но не шнековых). Самотек и прессовые фракции смешивают, не отстаивают и не сульфитируют. При необходимости сусло охлаждают до 14-18 (С, вводят в него дрожжевую закваску винных дрожжей, затем сусло подвергают сбраживанию в анаэробных условиях. Выбродившийся виноматериал не должен содержать остаточного сахара более 2,0 г/л. При хранении виноматериалов в качестве консерванта допускается применение 5-нитрофурилакриловой кислоты, которая не летуча и не переходит при перегонке в коньячный спирт. Дистиллируют (вместе с осадками) не вполне осветлившиеся вина и получают коньячный спирт-сырец. Перегонку виноматериалов на спирт-сырец проводят обычно не позднее 1 мая следующего за урожаем года. К тому времени содержание эфиров уже соответствует требованиям коньячного производства и возникает необходимость в освобождении резервуаров под сусло и вино нового урожая. Если спиртосодержание исходного виноматериала 10-11 % об., то получаемый из него спирт-сырец может иметь крепость 30-35 % об. Перед повторной перегонкой такой спирт-сырец обычно разводят чистой водой до крепости 29 % об., однако общее количество вносимой воды не должно превышать 10 %. 6. ПЕРЕГОНКА И РЕКТИФИКАЦИЯ Перегонка - грубое разделение жидких однородных систем, состоящих из двух или нескольких летучих компонентов. Для наиболее полного их разделения применяют ректификацию. Оба этих процесса основаны на разной летучести компонентов смеси при одной и той же температуре. Компонент смеси, обладающий большей летучестью (этиловый спирт) называется легколетучим, компоненты с меньшей летучестью - труднолетучими. Легколетучий компонент кипит при более низкой температуре, чем труднолетучий. При перегонке или ректификации исходная смесь разделяется на дистиллят - обогащенный легко-кипящей жидкостью и кубовый остаток - концентрат труднолетучих компонентов, остающихся в установке.. Дистиллят получается конденсацией паров в конденсаторе-дефлегматоре. 6.1. Теоретические основы процессов. В бинарной (состоящей из 2-х компонентов) смеси число степеней свободы (С) определяется по формуле: С = К + 2 - ф = 2 + 2 - 2 , где К - число компонентов (К = 2), ф- число фаз (ф = 2). Состояние системы определяют три независимых параметра: давление - р; температура - t и концентрация компонентов, % мол. - х в жидкой, у - в паровой среде. При известных двух параметрах определяют значение третьего. Таким образом, равновесную зависимость можно представить, используя две переменные величины: р и х; t и х; х и у. В зависимости от взаимной растворимости компонентов бинарной смеси их можно подразделить на смеси с неограниченной растворимостью, взаимной растворимостью и частичной растворимостью компонентов один в другом. Вопрос о составе фаз, находящихся в равновесии, является важнейшим в изучении процессов перегонки. Основные закономерности этих процессов установлены Д.П. Коноваловым [2,3], который при исследовании водных растворов спиртов и органических кислот установил два основных закона. Первый его закон, определяющий качественный состав паровой фазы, сформулирован следующим образом: "Пар, находящийся в равновесии с раствором, всегда содержит в избытке тот компонент, прибавление которого к раствору понижает температуру кипения". Прибавление к жидкой фазе спирта вызывает в этой системе снижение температуры кипения. Следовательно, при кипении паровая фаза будет обогащаться парами спирта. Для растворов, кривая давления которых имеет максимум или минимум, существует какой-то состав жидкой смеси, при котором выделившиеся пары имеют тот же состав, что и жидкая фаза. Такая смесь называется нераздельно кипящей или азеатропной. На графике р-х положение смеси определяется вторым законом Д.П. Коновалова. Он формулируется: "В экстремумах давлений пара (или точек кипения) смесей составы жидкой и паровой фаз одинаковы". К группе неразделяющихся смесей относятся смеси этилового спирта и воды. Состав азеотропных смесей зависит от температуры (давления). По закону Вревского[4] с повышением температуры азеотропной смеси, обладающей максимальным значением давления пара, увеличивается относительное содержания того компонента, парциальная мольная теплота испарения которого больше, а для смеси с минимумом давления пара - содержание компонента с меньшей парциальной мольной теплотой. Согласно этому закону азеотропная смесь может быть разделена ректификацией или перегонкой способом изменения давления. 6.2. Классификация процессов перегонки В пищевых производствах применяют различные методы перегонки, классификация которых приведена на рис. 4. Рис.4. Классификация методов перегонки 6.3. Кривые равновесия Для всех растворов, кроме идеальных, соотношение состава паровой и состава жидкой фазы определяют опытным путем. Составляют таблицы равновесных составов (приводятся в справочниках) или графики зависимости состава паровой фазы от состава жидкой фазы, рис. 5. В соответствии с первым законом Д.П. Коновалова кривая для системы этиловый спирт-вода проходит выше диагонали. Следовательно, пар будет обогащаться спиртом, а жидкая фаза обедняться. Однако кривая 1 пересекает диагональ в одной точке С в соответствии со вторым законом Д.П. Коновалова. Рис. 5 Кривая равновесия Точка С показывает состав нераздельнокипящей смеси и является азеотропной точкой. При нормальном давлении нераздельнокипящая смесь системы этиловый спирт-вода содержит 95,57 % масс спирта при температуре кипения 78,15 С. Температура кипения этилового спирта при этом давлении равна 78,3 С, при температуре кипения воды 100 С. Изображенный на рис. 5 график равновесия соответствует изобарическим условиям. При изменении давления в системе изменяется и положение кривой равновесия. Законы, управляющие изменением равновесия при изменении давления в системе, установлены М.С. Вревским [4]. Первый из них гласит: "При повышении температуры кипения (давления) раствора азеотропной смеси в парах возрастает относительное содержание того компонента, испарение которого требует большей затраты энергии". Другой закон указывает - "При повышении температуры кипения растворов, упругость пара которых имеет минимум, в нераздельнокипящей смеси нарастает относительное содержание того компонента, испарение которого требует меньшей затраты энергии". Законы М.В. Вревского указывают, что с уменьшением давления при низких концентрациях спирта в жидкости (до 21 % об.) увеличивается содержание воды в парах, а при более высоких концентрациях спирта в жидкости увеличивается в парах содержание спирта. Уменьшение давления в системе ведет к увеличению содержания спирта в нераздельнокипящей смеси. При определении давления азеотропная точка для этой смеси исчезает и перегонка может дать абсолютный (безводный) спирт. В таблице 1 приведено изменение состава нераздельнокипящей смеси при различных давлениях. Таблица 1 Содержание этилового спирта в смеси при разном давлении Температура кипения, С Давление, МПа Содержание этилового спирта в нераздельнокипящей смеси, % мас Температура кипения, С Давление, МПа Содержание этилового спирта в нераздельнокипящей смеси, % мас 27,92 0,009 100,00 63,04 0,054 96,25 33,35 0,013 99,56 78,15 1,101 95,57 39,20 0,016 98,70 87,12 1,143 98,35 47,60 0,026 97,30 96,35 1,193 95,25 6.4. Перегонка спирта, основные определения и расчетные формулы Технологическая операция выделения этилового спирта путем нагрева перебродившего сусла до температуры кипения спирта, содержащей смеси с последующей конденсацией паров спирта путем их охлаждения называется перегонной. Процесс перегонки (дистилляция) жидких смесей основан на том, что составляющие смесь жидкости обладают разной летучестью, так как имеют разную упругость паров. Для перегонки вина и частичной очистки спирта-сырца используют перегонные аппараты различных конструкций. В промышленности широко распространены ректификационные колонны (рис. 6). Рис.6. Принципиальная схема ректификационной колонны Перегонка является сложным процессом и требует строгого соблюдения температурного режима, противопожарной техники и техники безопасности. При простой перегонке в кубовом аппарате шарантского типа (рис. на 1-й странице обложки) нельзя сразу получить чистый этиловый спирт. Он всегда будет содержать различные примеси - другие спирты, альдегиды, сложные эфиры, летучие кислоты, которые образуются в вине. Поэтому используют повторную перегонку. В зависимости от температуры кипения все примеси можно разделить на две группы: низкокипящие с температурой кипения ниже, чем у этилового спирта и высококипящие с температурой кипения выше 78,3 С. На рис. 7 показано графическое изображение процесса перегонки. Кривая перегонки здесь несколько идеализирована, так как в реальных условиях строгое соблюдение температуры и давления не всегда удается. Здесь в весьма упрощенном виде указаны характерные точки и ключевые моменты перегонки. Нулевая точка - начало нагревания спиртосодержащей жидкости. Рис.8. Кривая процесса перегонки спирта Точка 1 соответствует температуре кипения легких примесей (65-68 С.). Вторая точка 2 соответствует температуре кипения этилового спирта (78 С.). При температуре смеси выше 85 С. (точка 3) начинается интенсивное испарение тяжелых фракций - сивушных массе. Оптимальный режим перегонки находится между 78 и 83 С. Это подтверждается при рассмотрении зависимости содержания алкоголя и вредных паров испарений при нагревании спиртосодержащей смеси, например, коньячных виноматериалов (рис. 9). RTFDATA В основе материальных расчетов лежит уравнение материального баланса легколетучего компонента (л.л.к.) для ректификационной колонны непрерывного действия, обогреваемой глухим паром: M хм = D у + R хR (2) где М, D, и R - соответственно количество исходной смеси, дистиллята и остатка, кг/с; хм, у и хR - содержание л.л.к. в исходной смеси, парах продукта и в остатке, мас. %. Уравнение теплового баланса колонны в соответствии со схемой рис. 10. имеет вид: M Cmtm + Pi +F Сf tf = D iD + F if + R CR tR + P CR tR + Qпот (3) Расход греющего пара на колонну P = [D iD + F(iD - Сf tf ) + R CR tR - M Cmtm + Qпот ] / (i - CR tR) (4) где М - количество исходной смеси, поступающей на колонну, кг/с; Сm и tm ее теплоемкость в [Дж/(кг( К)] и температура (в (С); Р - расход пара на колонну, кг/с; i, iD и if - энтальпии греющего пара, паров дистиллята и флегмы, Дж/кг; F - количество флегмы, поступающей в колонну, кг/с (F = D v); D - количество получаемого дистиллята, кг/с; v - рабочее флегмовое число; Сf и tf - теплоемкость и температура флегмы; R - количество получаемого остатка, кг/с; CR и tR - теплоемкость и температура остатка; Qпот - потери теплоты от стенок изолированной колонны в окружающую среду, Дж/с. ******* рис. 10. Х1Х -1 с94 |
|
|
Этот сайт посвящается великому человеку, моему отцу - Оноприйко Алексею Владимировичу. Светлая память тебе, Папа! |
|
Copyright © 2008-2024 "Defender`s Lab" Публикование материалов сайта разрешается с указанием ссылки! |
|
design by "koZяka" Страница собрана за 0.009 сек. |