Вспомогательные материалы
Материалы для очистки воды. Назначение и основные свойства. Условия хранения.
В производственной практике применяют следующие способы очистки: отстаивание и коагуляция; фильтрация через песочные и керамические фильтры; обезжелезнивание. Для умягчения воды используют следующие способы: термический способ, известково-содовый, ионообменный, электродиализный.
Отстаивание и коагуляция. Если вода содержит суспендированные неорганические и органические вещества, то перед последующей обработкой ее отстаивают в течение 6-12 ч. Под действием силы тяжести взвешенные частицы осаждаются. По закону Стокса скорость осаждения взвешенной частицы (V, м/с) V=(ро1 – ро2)d2g/18«ню» где: ро1 и ро2 – плотность частиц и жидкой среды, кг/м3; d – диаметр частицы, м; g – ускорение свободного падения, м/с2; ню – динамический коэффициент вязкости жидкой среды,Пас. Осветление воды проводится в отстойниках периодического и непрерывного действия. В тех случаях, когда примеси, гуминовые вещества, кремниевая кислота, ее соли и др., находятся в коллоидном состоянии, то при добавлении соответствующего химического соединения происходят коагуляция коллоидных частиц и осаждение образующихся хлопьев. В качестве коагулянтов используют сульфаты апюминия A12(SО4)3*18H2О, сульфаты железа Fe2(SО4)3*7H2О или FeSО4*9H2О в сочетании с гашеной известью. Оборудование для очистки воды этим способом включает реактор для растворения коагулянта, оборудованный мешалкой или системой перфорированных труб для подачи сжатого воздуха, дозатор, смеситель и отстойник.
Фильтрование воды. Для удаления взвешенных частиц воду фильтруют на песочных и угольно-песочных фильтрах. Керамические фильтры и фильтр-прессы используют в основном для биологической очистки. Песочный фильтр представляет собой стальной цилиндрический сосуд внутри которого укреплена решетка с отверстиями диаметром 1 мм. На решетку уложен слой мелкого гравия (5-7 см), слой крупного песка (5-10 см) и слой мелкого песка (около 40 см). Песок предварительно отмывают от глины. Воду подают в фильтр через распределительную головку, она проходит сверху вниз через слой песка, фильтруется и отводится по патрубку. К патрубку прикреплен воздушник для удаления воздуха при заполнении фильтра водой. Для обеспечения притока воды под постоянным давлением воду на фильтр подают из водонапорного сборника. Угольно-песочные фильтры используют для очистки воды с неприятным запахом, повышенными содержанием хлора и цветностью. Фильтрующие материалы представлены четырьмя слоями (в см): гравий –10, песок – 35-40, активныйуголь – 15, гравий – 10. Слои один от другого отделяют коррозионно-стойкими сетками. Угольные колонки применяют с той же целью для очистки вод.
Обезжелезивание воды. Соединения железа удаляют из воды аэрированием, коагулированием, известкованием, катионированием. Наиболее эффективным способом является хлорирование воды. Также можно обезжелезивать воду фильтрованием ее через песочный фильтр, в котором песок предварительно модифицируют. Модификация песка заключается в нанесении на поверхность песка пленки из гидроксида железа и диоксида марганца. Для этого кварцевый песок обрабатывают 1%-ным раствором сульфата железа (II) в течение 2-3 ч. Затем сливают раствор сульфата железа и на 4-5 ч заливают песок 0,5%-ным раствором перманганата калия. Затем песок отмывают водой до прозрачной промывной воды.
Для умягчения воды используют следующие способы водоподготовки: термический способ, известково-содовый, ионообменный, электродиализный.
Материалы для осветления и фильтрации водок и ЛВ напитков. Технологические требования. Подготовка к использованию.
Осветление необходимо для удаления взвешанных частиц. Осветление проходит в герметично закрытых резервуарах с установленном на днище штуцером (для декантирования осадка). Образовавшийся осадок (фуз) направляют на фильтрацию. Трудно оветляемые напитки подвергаются обработке бентанитом или смесью бетанита с флокулянтом. Расход вспомогательных материалов и продолжительность обработки зависят от вида сырья. Расход бентанита – от 0.5-5 г/дм3. Вносят бентанит в виде водно-соковой суспензии, продолжительность 3-6 суток. При совместном осветлении бентанита и ПАА (полиакриламин) вносят суспензию с адсорбентом, перемешивают 30 минут, добавляют 0.05%-ный раствор ПАА, при перемешивании 2 суток. Расход ПАА 30 мг/дм3.
Для фильтрования применяют различные материалы, которые должны отвечать следующим требованиям: быть химически нейтральными, обладать высокой адсорбционной способностью к частицам мути и микроорганизмам, сохранять рыхлую микропористую структуру при повышении давления и иметь достаточную механическую прочность (ткани, асбест, целлюлозу, фильтр-картон, диатомит). Фильтр-ткани (хлопчатобумажная – бельтинг и искусственная – лавсан) применяют для грубого фильтрования виноматериалов и осадков. Асбест (фильтровальная масса) – минерал, прошедший очистку, имеет вид тонковолокнистой ваты. Главная составная часть – хризатиловый асбест. Фильтр-картон изготовляется в виде листов размером 400x800 и 610x720 мм и шайб с наружным диаметром 605 мм. В состав фильтра-картона входят обработанные целлюлоза, хризатиловый асбест и диатомит. Также используют песчаные фильтры, в качестве фильтрующего материала используют кварцевый песок. Кварцивый песок используют в чистом виде, без таких примесей как: известь, глина, метало-примеси и других посторонних включений. Кварцевый песок должен соответствовать следующим требованиям: массовая доля SiO2 не >96%, Fe2O3 не >0,03%, Ca и Mg не >3%. Размеры зерна кварцевого песка зависят от конструкции фильтра, она бывает: 1) однопоточной: сортировка из сборника поступает с верху, проходит через 3 слоя кварцевого песка и отводится с низу.2) Двупоточные: снабжены 3-мя патрубками, верхний и нижний для ввода сортировки, и один для отвода(он в середине), весь процесс протекает в коллекторе, с верху находится прижимная плита.
При контрольном фильтровании водок перед розливом наиболее распространены фильтры патронного типа. Их плюсы: высокая производительность при малых габаритах; механическая стабильность при повышенных давлениях; возможность регенерации без разборки; длительный срок эксплуатации. Фильтрующие элементы представляют собой патроны (полые цилиндры с наружным d=70 мм, с внутренним d=26-36 мм, высотой 1000 мм). Фильтрующую жидкость подают на наружнюю поверхность элемента, а фильтрат отводится изнутри. Элементы делятся на глубинные и мембранные. В производственной практике обычно перед фильтрами с мембранными элементами устанавливают фильтры с глубинными, т.е. используют каскадное фильтрование. Большое значение имеет материал. Он должен быть безопасным; химически инертным; обладать достаточной степенью смачивания. Применяют различные модификации полипропилена и стекловолокна.
Адсорбционные материалы. Характеристика качества и адсорбционные свойства. Активные угли представляют собою пористые сорбенты с сильно развитой удельной поверхностью. В настоящее время их получают из древесного угля-сырца, специальных сортов каменного угля, полукокса и торфа. Исходный уголь подвергают термической обработке при температуре до 800°С в промышленных печах, термической обработке в токе водяного пара, а при использовании торфа – химической активации.
В водочном производстве применяют березовый активный уголь марки БАУ, получаемый по второму способу. Уголь-сырец содержит в своих порах значительное количество смол и других тяжелых продуктов пиролиза. В процессе активации они выгорают, вследствие чего внутренняя поверхность угля увеличивается во много раз. Согласно ГОСТ 6217-52 активный уголь марки БАУ имел следующие показатели (в %):
| Количество зерен размером (в мм) | до 1 < 1,0; 1-3,5 > 96,5; 3,5-5 < 2,5 |
| Содержание влаги | < 10,0 |
| Содержание золы | < 8,0 |
| Пористость (по ацетону) | > 74 |
| Статическая активность по хлору | > 35 |
По дополнительному соглашению уголь марки БАУ для ликеро-водочной промышленности поставляется с активностью по хлору не менее 40%.Нормируется масса 1 л угля, которая должна быть не больше 220 г (при определении без уплотнения).
Хороший активный уголь при кипячении с ректификованпым спиртом, при настаивании водно-спиртовой смеси и раствора едкой щелочи не должен их окрашивать и придавать посторонние вкус и запах.
Для обработки сортировок могут быть использованы гранулированные активные угли, полученные на основе полукокса и торфа. Кроме активированного угля используют модифицированный крахмал, молоко сухое обезжиренное (расход молока при обработке сортировки =5-6,5 кг/1000 дал, для обеспечения лучших условий коагуляции в молоко иногда вносят хлорид кальция), природные материалы (палыгорскит – состоит из светло-серых дисперсных частиц, в состав входит: оксид кремния (59-57%); Al2O3 – 7-17%; MgO – 5-16,5%; Н2О. Обладает высокой адсорбционной способностью и механической прочностью.).