Фракции спирта при периодической ректификации бражки
| Название фракции | Начало отбора | В % к исходной навалке | Использование |
| Эфиро-альдегидная фракция | - | 0,3-0,5 | На реализацию |
| Первый погон | |||
| III головной (начальный) сорт первого погона | Осветление дистиллята | 1,5% (зерно), 2-2,5% (меласса), крепость 97% | На реализацию |
| II головной (начальный) сорт первого погона | Проба с серной кислотой показывает тот же результат, что и исходный спирт-сырец | 4-8% | Повторная перегонка со следующей навалкой |
| Ректификация спирта | |||
| I сорт ректификованный | Крепость 96,5%, выдерживает пробу с серной кислотой, остаток в кубе примерно 8% от исходного | 77% | На реализацию |
| Последний погон | |||
| II хвостовой (концевой) сорт последнего погона | Снижение крепости дистиллята до 85% | 1,2% | Повторная перегонка со следующей навалкой |
| III хвостовой (концевой) сорт последнего погона | Снижение крепости дистиллята до 80% | 4,3% | На извлечение сивушного масла |
| Окончание перегонки | Крепость спирта в смотровом фонаре менее 2% об. | - | - |
Непрерывная ректификация
К настоящему времени сконструированы десятки схем непрерывной ректификации, при которой бражка подается, а продукты ректификации отводятся в течение всего процесса. Рассмотрим наиболее простую схему брагоректификационной установки косвенно-прямоточного действия
Принципиальной особенностью установок непрямого (косвенного) действия (см. рис. 28) является предварительное извлечение из бражки спирта и сопутствующих ему примесей, в результате чего получается спирт-сырец (бражный дистиллят), который в жидком виде направляется в эпюрационную, а затем в спиртовую колонну для очистки. Выходящий из бражной колонны спиртоводный пар конденсируется в конденсаторе Ж. Эпюрационная колонна Б питается спиртоводным (бражным) дистиллятом, поступающим из конденсатора Ж.
|
|
|
|
| Рис. 28. Брагоректификационная установка косвенно-прямоточного действия: Колонны: А - бражная, Б – эпюрационная, В – спиртовая Продукты: П – греющий пар; М – бражка; З – барда; Л – лютерная вода; ГФ – головная фракция; СР – спирт ректификованный; СМ – сивушное масло; Ж – охлаждающая вода |
Таким образом, технологический процесс в брагоректификационных косвенного действия основан на последовательности перетока жидкостного потока от колонны к колонне и сопровождается следующими операциями:
- в бражной колонне - перегонка бражки и получение спирта-сырца (бражного дистиллята);
- в эпюрационной колонне - эпюрация спирта-сырца, концентрирование и выделение из него головных примесей и метанола;
- в ректификационной колонне - укрепление и пастеризация спирта; вывод высших спиртов из зон их концентрирования.
|
|
|
Как правило, система дополняется колонной окончательной очистки спирта для доочистки ректификованного спирта.
Обычные параметры применяемых колонн: бражная имеет 23-28 тарелок, эпюрационная 39-41 тарелку, спиртовая 71-74 тарелки.
Бражка, поступающая в установку, предварительно нагревается восходящими парами бражной колонны в подогревателе бражкидо 70-75°С. Затем поступает в сепаратор СО2, где освобождается от растворенных газов и только потом поступает на тарелку питания бражной колонны. Пары растворенных газов содержат некоторое количество спирта, поэтому они проходят конденсацию в теплообменнике (конденсатор-спиртоловушка), конденсат поступает в верхнюю часть эпюрационной колонны.
В нижней части колонны подключен бардоотводчик для регулирования постоянного объема барды в кубовой части бражной колонны (концентрация спирта в барде - не выше 0,015%). Спиртовые пары температурой 92-94°С и крепостью 40-50% последовательно проходят бардоподогреватель и дефлегматор, образуя питающий жидкостью поток флегмы, оставшаяся часть пара поступает в конденсатор, образуя бражной дистиллят температурой не ниже 60-65°С и крепостью и подается на питающую тарелку (20-ю или 28-ю, считая снизу) эпюрационной колонны. Перепад давления в бражной колонне не выше 8-15 кПа.
|
|
|
Основная цель работы эпюрационной колонны - очистка бражного дистиллята от головных фракций. Поскольку содержание таковых не превышает 0,5-1%, основная часть образованных в колонне паров дефлегмируется (флегмовое число практически R=∞) и поступает на питание колонны, оставшаяся конденсируется в конденсаторе и образует ГЭАФ.
Поскольку в бражном дистилляте содержится значительное количество промежуточных фракций (сивушные масла, главным образом), то для снижения нагрузки на последующие операции применяют процедуру гидроселекции примесей. Суть ее в том, что на 5-15 тарелку эпюрационной колонны, считая сверху, подается гидроселекционная вода. Во избежание зарастания колонны солями жесткости в этом качестве обычно используют конденсат пара.
При снижении крепости бражного дистиллята с обычных 40-50% до 15-20% промежуточные фракции принимают характер головных и отводятся вместе с головной фракцией. Одновременно концевые фракции (метиловый спирт) приобретают характер хвостовых и обедняют головную фракцию.
Бражной дистиллят после эпюрации, именуемый спиртом-эпюратом и крепостью 30-35% поступает на 16-ю тарелку ректификационной колонны. В верхней части ректификационной колонны концентрация спирта близка к конечным 92-93% об. и изменена быть не может. В условиях высокой концентрации спирта концевые фракции приобретают характер головных и концентрируются в паровой фазе. Поэтому отбор готового ректификованного спирта проводят из жидкой фазы в верхней части ректификационной колонны, такой спирт, обедненный концевыми фракциями, называется пастеризованным. Пары, обогащенные концевыми фракциями, поднимаются выше и частично возвращаются в ректификационную колонну в виде флегмы, а частично в виде непастеризованного спирта идут на питание эпюрационной колонны (кольцуются).
|
|
|
Сивушные масла представляют собой промежуточные примеси. В верхней части ректификационной колонны крепость спирта высока и промежуточные примеси приобретают характер хвостовых, концентрируются в жидкой фазе и вместе с ней спускаются вниз по колонне. Однако в нижней части колонны концентрация спирта падает до нуля, в этом случае промежуточные фракции приобретают характер головных и переходят преимущественно в паровую фазу, поднимаясь вверх по колонне. Максимальной концентрации сивушные масла приобретают в точке азеотропии смеси примесь-спирт, откуда они и отбираются из средней части колонны. Точка отбора обычно подбирается экспериментально.
Из нижней части колонны отводится остаток воды (разница между содержанием воды в бражном дистилляте и готовом ректификованном спирте), называемой лютерной водой (лютером). Содержание спирта в лютере не допускается.
Помимо указанного оборудования установка снабжена также контрольно-измерительным оборудованием, вакуумпрерывателями для регулирования давления, смотровыми фонарями для отбора проб (эпрюветками) и пр.
В таблице 5 представлены основные параметры работы брагоректификационной установки косвенно-прямоточного действия, а на рис. 29 - ее принципиальная схема.
Таблица 5
Основные технологические параметры работы брагоректификационной установки косвенно-прямоточного действия
| Наименование колонн и параметров | Показатели при выработке ректификованного спирта "Экстра" |
| Бражная колонна | |
| Удельный расход пара, кг/дал | 18-22 |
| Давление в колонне, мм вод. ст.: | |
| - в выварной камере | 1500-1700 |
| - над верхней тарелкой | 300-400 |
| Температуре, °С: | |
| - бражки на входе е колонну | 70-75 |
| - над верхней тарелкой | 93-95 |
| - в выварной камере | 103-104 |
| Крепость бражного дистиллята, % об. | 40-45 |
| Допустимое содержание спирта в барде, %, не более | 0,015 |
| Эпюрационная колонна | |
| Удельный расход пара, кг/дал | 10-13 |
| Давление в колонне, мм вод. ст.: | |
| - в выварной камере | 1800-2000 |
| - над верхней тарелкой | 200-400 |
| Температура в выварной камере колонны, °С | 88-89 |
| Крепость эпюрата, % об. | |
| - при открытом обогреве | 30-35 |
| - при обогреве через кипятильник | 40-45 |
| Ректификационная колонна | |
| Удельный расход пара, кг/дал | 28-30 |
| Давление в колонне, мм вод. ст.: | |
| - в выварной камере | 2300-2500 |
| - над верхней тарелкой | 300-500 |
| Температура, °С: | |
| - над верхней тарелкой | 78-79 |
| - над тарелкой питания | 86-87 |
| - в зоне отбора сивушного масла (над 8-ой тарелкой) | 95-100 |
| - в выварной камере | 105-106 |
| Крепость, % об.: | |
| - сивушного спирта | 80-85 |
| - погона паров сивушного масла | 30-50 |
| - непастеризованного спирта | 96,8-97,2 |
| Содержание спирта в лютерной воде | не допускается |
|
| Рис. 29. Принципиальная схема установки косвенно-прямоточного действия |
Термины и определения
Абсорбция - поглощение газов жидкостями или твердым веществом (насыщение пива СО2 в процессе созревания). В отличие от адсорбции происходит во всем объеме поглотителя (абсорбента), а не на поверхности.
Адсорбция – избирательное поглощение газов поверхностью (как правило – пористой) твердого поглотителя (адсорбентом) (очистка водки углем).
Азеотропия - состояние бинарной смеси, при котором входящие в нее компоненты испаряются без изменения их соотношения, т.е. жидкость становится нераздельно-кипящей.
Барботер - устройство для введения в жидкость пара или газа, перфорированное кольцевое или с радиальными лучами устройство.
Барда- отход брагоректификации, получаемый при полном испарении спирта с летучими примесями из зрелой бражки.
Бинарная смесь - смесь двух компонентов.
Брагоректификация- процесс выделения спирта непосредственно из зрелой бражки на брагоректификационной установке (БРУ). Обычно состоит из трех последовательно соединенных колонн: бражной, эпюрационной и ректификационной.
Бражной дистиллят - дистиллят, полученный на бражной колонне брагоректификационной установки, по свойствам - аналог спирта-сырца, крепость 30-65% об.
Брожение- процесс ферментативного расщепления глюкозы под действием ферментов дрожжей с образованием спирта, углекислого газа и других продуктов.
Винный (коньячный) дистиллят - продукт, полученный путем дистилляции виноградных сброженных виноматериалов.
Вторичный пар - пар низкого давления, образующийся в результате самоиспарения воды из разваренной массы при ее охлаждении.
ВЭТТ - высота насадки, эквивалентная теоретической тарелке.
Гидроселекция примесей - процесс разбавления спирта умягченной водой в эпюрационной колонне с целью отбора вместе с головной фракцией части промежуточных примесей.
Головная (эфироальдегидная) фракция (ЭАФ, иногда ГЭАФ) - отход брагоректификации, полученный при отделении от спирта-сырца или бражного дистиллята (т.е. спирта с летучими примесями) продуктов с меньшей, чем у спирта, температурой кипения.
Головные примеси спирта- примеси спирта, обладающие летучестью более высокой, чем спирт при любых концентрациях последнего (преимущественно эфиры и альдегиды).
Декантация – сливание жидкости с отстоявшегося осадка, разделение несмешивающихся твердых или жидких веществ, различающихся по плотности.
Денатурированный спирт - прозрачная окрашенная водно-спиртовая жидкость (крепость 82 %) с неприятным запахом, приготавливаемая из спиртовых отходов производства с прибавлением денатурирующих веществ и красителя для приведения спирта в состояние, непригодное для питья.
Десорбция – выделение газа из жидкости за счет искусственного уменьшения растворимости ниже равновесной (выделение растворенного кислорода или СО2 при нагревании аэрированной жидкости), процесс обратный сорбции.
Дефлегмация- процесс образования флегмы в перегонных аппаратах и ректификационных колонная путем охлаждения паров в специальном устройстве-теплообменнике - дефлегматоре.
Дистилляция - процесс испарения летучих веществ с последующей их конденсацией в целях очистки от примесей.
Диффузия веществ – проникновение молекул одного вещества между молекулами другого при их соприкосновении под действием броуновского движения.
Естественно-чистая культура дрожжей (ЕЧК) - культура дрожжей, полученная в условиях ограниченного доступа посторонней микрофлоры (засевные дрожжи и дрожжи в бродильных чанах).
Замес - смесь дробленого зерна или измельченного картофеля (кашки) с водой в определенных пропорциях.
Засевные дрожжи - дрожжи, полученные размножением чистой культуры дрожжей в стерильных условиях.
Зрелая бражка - продукт, полученный в результате сбраживания практически всех углеводов осахаренного сусла. Содержит также побочные и вторичные продукты брожения.
Испарение - парообразование с открытой поверхности жидкости, происходящее при любой температуре.
Кипение - парообразование не только с открытой поверхности, но и внутри жидкости, происходящее при одной, определенной для данной жидкости температуре.
Концевые примеси спирта- примеси спирта, обладающие летучестью менее высокой, чем спирт при низких концентрациях спирта (хвостовые) и более летучих при высоких концентрациях спирта (головные). Преимущественно метанол.
Коэффициент ректификации примесей - Отношение летучести сопутствующих летучих примесей к летучести этилового спирта.
Куб перегонный (выварная часть колонны) - емкость для испарения жидкости при перегонки.
Лютерная вода (лютер) - отход ректификации, вода, образовавшаяся в результате полного отделении от спирта и летучих примесей спирта-сырца или спирта-эпюрата (бражного дистилята, освобожденного от головных примесей, имеющего крепость 30 - 35 %).
Меласса - отход сахарного производства, содержащий до 60% на сухой вес сахарозы, используется в качестве сырья при производстве ректификованного спирта и биомассы хлебопекарных дрожжей.
Непастеризованный спирт - ректификованный спирт, отбираемый из жидкой фазы верхней части ректификационной колонны и обогащенный концевыми фракциями (преимущественно метанолом).
Осахаренное сусло - продукт, полученный в результате осахаривания разваренной массы, крахмал которой прогидролизован до моно-, дисахаридов и неокрашиваемых йодом декстринов (содержащих 4-6 остатков глюкозы в молекуле).
Осахаривание - процесс гидролиза растворенного крахмала разваренной массы под действием ферментов осахаривающих материалов.
Осахаривающий материал - источник амилолитических (гидролизующих крахмал) ферментов: солод или препараты культур микроорганизмов.
Острый пар - перегретый пар под давлением 0,3-0,5 МПа для подогрева замеса при прямом контакте.
Пар глухой - пар, подаваемый для подогрева жидкости, через теплообменную поверхность.
Пар насыщенный пар - пар, находящийся в состоянии динамического равновесия с жидкостью (число молекул, вышедших из жидкости, равно числу, возвратившихся).
Пар ненасыщенный - число молекул, вылетевших из жидкости при испарении, превышает число молекул возвращенных в жидкость.
Пар острый - пар, подаваемый для подогрева непосредственно в жидкость.
Пастеризованный спирт - ректификованный спирт, отбираемый из паровой фазы верхней части ректификационной колонны и обедненный концевыми фракциями.
Питьевой этиловый спирт - ректификованный этиловый спирт, разведенный умягченной водой до крепости 95 %;
Плодовый дистиллят - продукт, полученный путем дистилляции плодовых сброженных виноматериалов.
Производственные дрожжи - дрожжи, полученные размножением засевных (или маточных дрожжей) на производственном пастеризованном сусле.
Промежуточные примеси спирта- примеси спирта, обладающие летучестью более высокой, чем спирт при низких концентрациях спирта (головные) и менее летучих при высоких концентрациях спирта (хвостовые).
Разваренная масса - замес, прошедший водно-тепловую обработку при температуре 135-170 °С с целью растворения крахмала и ряда других веществ сырья.
Разваривание - водно-тепловая обработка замеса.
Раздельно-кипящие смеси - смесь, состоящая из веществ, кипящих при различных температурах (противоположное состояние - нераздельно-кипящие смеси).
Ректификация - процесс дистилляции, осуществляемый в специальных устройствах - ректификационных колоннах с контактными устройствами в противоточном движении восходящего пара и нисходящей жидкости.
Ректификованный этиловый спирт - этиловый спирт, получаемый ректификацией этилового спирта-сырца или брагоректификацией зрелой бражки, вырабатываемый из зерна, картофеля, сахарной свеклы и мелассы, сахара-сырца и другого сахаро- и крахмалосодержащего сырья.
Сивушные масла - отход брагоректификации, содержащий летучие примеси с большей, чем у спирта, температурой кипения, по химическому составу - спирты сивушной группы с содержанием углерода от 3 до 10 атомов.
Солод - зерно злаков, проращенных в искусственных условиях для накопления гидролитических ферментов.
Спирт-сырец - спирт крепостью не ниже 88% об., полученный на сырцовых колоннах отделением от бражки сухих веществ и части воды (барды) и содержащий все летучие примеси исходной жидкости.
Сушка – удаление влаги из твердого вещества путем ее испарения (сушка солода).
Сырцовые ректификационные установки - установки для извлечения ректификованного спирта из спирта-сырца.
Теоретическая тарелка - устройство, при выходе с которого паровая фаза достигает фазового равновесия (насыщенный пар).
Технический этиловый спирт - ректификованный спирт, вырабатываемый из непищевого растительного сырья.
Флегма- сконденсированная часть паров испаряемой при дистилляции жидкости, возвращаемая на питание колонны жидкой фазой.
Фракционная перегонка - прием отбора различных частей испаряемого вещества по изменению температуры кипения.
Хвостовые примеси спирта- примеси спирта, обладающие летучестью меньшей, чем у спирта при любых концентрациях последнего.
Чистая культура дрожжей (ЧКД) - потомство одной дрожжевой клетки определенной расы, выращенное в стерильных условиях.
Экстракция – извлечение растворенного в одной жидкости (или твердом веществе) вещества другой жидкостью (настаивание создание спиртовых вытяжек).
Эпюрация - освобождение спирта-сырца (бражного дистиллята) от головных фракций.
Эпюрированный спирт (эпюрат)- полуфабрикат брагоректификации - спирт-сырец, освобожденный от головных фракций.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 2244; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!