Технология производства водки “Томский стандарт”

              Микропоры — самые мелкие поры активных углей, имеющие радиус меньше 1,5 нм, соизмеримый с размером адсорбируемых молекул. В отличие от первых двух видов нор, в микропорах весь объем пор представляет пространство, в котором проявляется адсорбционное поле, поэтому представление о послойном заполнении и о поверхности микропор теряет физический смысл. Удельный объем микропор активных углей 0,20—0,60 см3/г. Таким образом, микропорам принадлежит определяющая роль в процессах адсорбции.

            Адсорбция из растворов изучена  еще недостаточно, но так как  многие свойства газов и жидкостей  близки, то можно предполагать, что  угли, предназначенные для адсорбции из растворов веществ с небольшими молекулами (молекулярная масса до 150), к которым относятся этиловый спирт и его примеси, по микропористой структуре не должны существенно отличаться от углей для адсорбции паров и газов.

            Уголь марки БАУ относится к активным углям газового типа. При массе 1 л угля 260 г (с уплотнением) удельный объем пор составляет (см3/г): суммарный 1,50; макропор 1,19; переходных пор 0,08; микропор 0,23. Удельная поверхность переходных пор 57 м2/г. Микропоры имеют узкое распределение и наиболее вероятные их радиусы находятся в интервале 0,5—0,7 нм, т. е. микропоры мелкие, что подтверждается и величиной константы в уравнении теории объемного заполнения пор, характеризующей размеры микропор. Активный уголь марки БАУ среди углей газового типа имеет наименьшую массу 1 л (у других углей 380 — 600 г), наибольший суммарный объем пор, максимальный объем макропор (в 2—7 раз больший) и небольшой объем переходных пор и микропор. Следовательно, по адсорбционной способности он уступает остальным углям газового типа.

            Активные угли всегда содержат  химически связанный кислород. По  исследованиям М. М. Дубинина (1982), при  содержании в угле 2,3% кислорода  около 4/6 его общей поверхности  покрыто монослоем атомов кислорода. При максимальном содержании 12/6 кислорода монослоем покрыто 19% поверхности угля. В большинстве активных углей кислород составляет от 1,5 до 10%.

              Согласно данным Н. А. Шилова (1980), при температуре 800—850° С на  поверхности угля образуются  окислы основного характера, при температуре 300—550° С — окислы главным образом кислого характера. Органическое вещество углей состоит в основном из углерода (до 96%) и небольших количеств водорода (1—2,5%), азота (0,3— 1,5%) и серы (от 0 до 1%). В состав минеральных веществ входят железо, алюминий, магний, калий, кальций и кремний. Некоторые из минеральных веществ, особенно окислы железа и магния, могут играть роль катализаторов различных химических реакций.

 

Таблица 1 - Показатели качества активированного угля марки БАУ (согласно ГОСТ 6217—52)(Производство и технологии фильтрации водки [Электронный ресурс])

Наименование показателя	Значение
Внешний вид	Зерна черного цвета без механических примесей
Размер зерен: >3,6 мм, %, не более 3,6—1,0 мм, %, не менее <1,0 мм, %, не более	2,5 95,5 2,0
Адсорбционная активность по йоду, %, не менее	60
Суммарный объем пор по воде, см3/г, не менее	1,6
Насыпная плотность, г/дм3, не более	240
Массовая доля золы, %, не более	6,0
Массовая доля влаги, %, не более	10,0

 

          По дополнительному соглашению уголь марки БАУ для ликероводочной 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 ректификованным спиртом, при настаивании водноспиртовой смеси и раствора едкой щелочи не должен их окрашивать и придавать посторонние вкус и запах.

          Известно, что в процессе обработки  водно-спиртовых растворов активным  углем происходят реакции окисления непредельных соединений и спиртов, реакции этерификации и омыления сложных эфиров (Рисунок2)

 

 

Рисунок 2- Основные реакции, происходящие в процессе обработки водно-спиртового раствора.(Производство и технологии фильтрации водки [Электронный ресурс])

Г. Л. Ошмян (1990) методом хроматографии на бумаге исследовал состав органических кислот и сложных эфиров в процессе обработки сортировки активным углем марки БАУ. Из полученных данных видно, что под воздействием активного угля в сортировке появляются эфиры каприловой, пеларгоновой, каприновой кислот и высших гомологов. Несколько возрастает содержание энантовой кислоты. Таким образом, окисление спиртов не заканчивается на стадии альдегидов, а частично продолжается до соответствующих кислот, из которых образуются сложные эфиры, маскирующие влияние неприятных примесей и улучшающие органолептику водок(Таблица 2) (Производство и технологии фильтрации водки [Электронный ресурс])

 

 

 

Таблица 2 - Содержание свободных и этерифицированных органических кислот в водно-спиртовом растворе (в относительных процентах):

Кислотные радикалы	До обработки углем	После обработки
Муравьиный и уксусный	72,0	72,2
Пропионовый	12,4	9,5
Масляный	7,8	5,9
Изовалериановый	3,9	2,2
Капроновый	3,0	1,2
Энантовый	0,9	1,8
Каприловый	0	2,5
Пеларгоновый	0	2,5
Каприновый и выше	0	2,5

 

2.2 Очистка водки с использованием  технологии «Серебряной  фильтрации»

          Компания  «Технофильтр» предложила производителям  водки принципиально новый подход  к обработке водочных сортировок. Этот способ новый и, в тоже время в основанным на классическим способе фильтрации через уголь.

              Динамический способ фильтрации  сортировки через неподвижный  слой угля признан самым эффективным  из существующих способов обработки  сортировки. Новизна данного способа состоит в том, что уголь играет функцию не сорбента, а катализатора окислительно-восстановительных реакций, которые, в сущности, и формируют водочный вкус и аромат.

             Предпосылкой создания нового  способа обработки сортировок явился известный факт повышения эффективности активного угля путем нанесения на его поверхность небольшого количества коллоидно-диспергированного серебра. Дополнительный эффект получается в результате электрохимической разности потенциалов, возникающий между углем и серебром и способствующий протеканию окислительно-восстановительных реакций и реакций этерификации и омыления в присутствии кислорода. Известно, что серебро является активным катализатором.  Серебро катализирует не только реакцию окисления спирта в альдегид, но и последующие реакции окисления в уксусную кислоту и реакцию образования сложных эфиров.

Были опробованы современные активные угли, импрегнированные серебром. Испытывались угли с различной концентрацией серебра (0,04 – 4 %), гранулометрическим составом и происхождением. Предпочтение было отдано гранулированным активным углям, полученным из скорлупы кокосовых орехов, с концентрацией серебра на поверхности 0,4-0,5%. Данные угли отличаются высокой твердостью (> 97%) и большой удельной площадью поверхности (> 1000 м2/г).( Производство и технологии фильтрации водки[Электронный ресурс])

          Проведенные испытания подтвердили, что скорость обработки сортировок  значительно повысилась. Появилась  возможность снизить количество  угля – перейти от количества к качеству, решить задачу проведения  химических процессов не за счет большой массы угля, а за счет его новых возможностей.

          Основой технологии стала разработанная  оригинальная конструкция патронного  сорбционно-фильтрующего элемента марки ЭПСФ.УAg0,4. Картридж представляет собой угольную «миниколонку»: в фильтроэлемент между внешним и внутренним корпусами засыпан уголь, жидкость поступает через нижнее окно внешнего корпуса, проходит вверх через уголь и выходит внутрь картриджа через верхнее окно внутреннего корпуса. Данная конструкция учитывает способность углей изменять объем (набухать) в процессе работы и при этом исключает возможность "каналообразования" даже при высоких скоростях фильтрации, а так же предотвращает пылеобразование, возникающее в угольных колоннах  вследствие истирания угля.

            

 

Рисунок 2- Устройство  «Серебряной фильтрации»

 

Именно эта ЭПСФ.УAg0,4 конструкция фильтроэлемента и использование для производства водки угля с содержанием серебра было запатентовано  ООО НПП «Технофильтр» как «Способ «Серебряная фильтрация» обработки водочной сортировки и водки и патронный фильтр» (патент № 2222586 от 19.06.2002). ( Серебряная фильтрация[Электронный ресурс]) Масса угля в стандартном элементе марки ЭПСФ.УAg0,4 высотой 250мм (угольной «миниколонки») составляет 300-330г, содержание серебра 0,4%. Методом термосварки фильтроэлементы свариваются в свечи высотой 500, 750 и 1000 мм  и устанавливаются в фильтродержатель в количестве от 3 до 24 шт., в зависимости от требуемой производительности.       Так же как у классической угольной колонны, на «миниколонке» необходимо соблюдать определенные режимы фильтрации. Для этого специалистами  ООО НПП «Технофильтр» разработан и сертифицирован типоряд фильтрационных установок «Серебряной фильтрации» УСФ производительностью от 40 до 1000 дал/час. Установки адаптированы для любых условий производства, позволяют контролировать процесс фильтрации, и при необходимости, гибко его изменять.

«Серебряная фильтрация»  успешно решает задачу объемного структурирования сортировок, позволяя получать водку, по качеству не уступающую водке, полученной из аналогичного спирта с использованием угольных колонок с БАУ-А. При этом решены проблемы, имеющиеся у классических угольных колонн, включая решение проблемы накопления альдегидов при остановках процесса обработки сортировок, поскольку в данном случае резко сократился объем сортировки контактирующий с углем.

            Крупные производители водки  отмечают другие преимущества  технологии «Серебряная фильтрация»: (Производство и технологии фильтрации водки[Электронный ресурс])

1. Компактность. Освободились производственные площади благодаря компактности установки (по сравнению с классическими угольными колоннами) – одна установка «Серебряной фильтрации» производительностью 500 дал/час (размером 1430х970х1920 мм) заменяет 10 угольных колонн. Кроме того, отпала необходимость в напорных емкостях.
2. Оперативность. Больше не нужно выгружать тонны угля из угольных колонн и засыпать свежий (на некоторых крупных заводах количество угольных колонн доходит до 90), затрачивая на это человеческие ресурсы и, главное, время на саму эту операцию и на наведения чистоты на производстве после нее. Не нужно выводить колонну в режим, теряя в неисправимом браке дорогое сырье и, опять же, время. Нужно просто поменять фильтроэлементы.

            Но основным преимуществом «Серебряной  фильтрации», являющимся общим для  всех производителей, стало повышение качества и органолептитики продукта, подтвержденное многочисленными наградами на выставках и специализированных дегустациях.

             Исследования в лабораторных  условиях ВНИИПБТ показали, что  образцы водок после «Серебряной  фильтрации» имеют высокую органолептическую  оценку, возможно за счет присутствия  этилацетата, а также микропримесей ацеталя и этилформиата (Производство и технологии фильтрации водки[Электронный ресурс]). (таблица 3).

Таблица 3 - Результаты газохроматографического и органолептического анализов водок, произведенные  с использованием различных способов фильтрации (Производство и технологии фильтрации водки [Электронный ресурс]).

Способ обработки водки	Дегустационная оценка, баллы	Определяемая примесь, мг/дм³
		ацетальдегид	этилацетат1	метанол	2-пропанол	Ацеталь2	этилформиат3
Обработка активированным углем	9,3	0,5	отсутств.	0,004	2,07	отсутствует	отсутствует
Обработка «Серебряной фильтрацией»	9,44	0,5	0,2	0,003	1,95	выявлено наличие	выявлено наличие
Обработка «Платиновой фильтрацией»»	9,5	0,9	0,35	0,002	1,5	выявлено наличие	выявлено наличие