Способ очистки водно-спиртовой смеси

(51) 09 1/02 (2009.01) 12 1/04 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ альдегидов,метилацетатов,2-пропанола,1 пропанола, метанола до следовых концентраций,восстановлением водно-спиртовой смеси в растворе,с использованием процесса наноантиоксидантности,самопроизвольная структурированности,сегнетоэлектричности потенциала водки в реальных катионообменных очистках. При разработке данного способа установлено,что именно эти слабоосновные катиониты являются наиболее эффективными для полного извлечения альдегидов, метилацетатов, 2-пропанол, 1-пропанол,метанола из водно-спиртовых растворов, что связано с их аномально высоким антиоксидантным поглощением по механизму катионообмена. Средние и слабые, сильноосновные аниониты обладают низкой емкостью по альдегидам, проскок которых наблюдается в первых же пробах фильтрата. Эти обстоятельства позволяют утверждать, что предлагаемое техническое решение обладает изобретательским уровнем.(72) Аргинбаев Данияр Калдыбаевич Айтжанова Зейнеп Досжановна Киргизбаева Камиля Жузбаевна Аргинбаев Кайрат Даниярович Абдиева Ай Керимбердызы Рустамбекова Рима Адамбековна Халдаров Нартай Канибекович(73) Республиканское государственное казенное предприятие Южно-Казахстанский государственный университет им. М.Ауезова Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДНОСПИРТОВОЙ СМЕСИ(57) Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности, к ликеро-водочной отрасли и может быть использовано при очистке водок от альдегидов, а также от токсичных органолептиков до антиоксидантной концентрации. Разработан способ очистки водно-спиртовой смеси, обеспечивающий уменьшение содержания 23479 Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к ликеро-водочной отрасли и может быть использовано при очистке водок от альдегидов, а также от токсичных органолептиков до антиоксидантной концентрации. Известен способ очистки водно-спиртовой смеси путем пропускания через слой адсорбента и дополнительно пропускание через слабоосновный анионит в ОН-форме со скоростью 10-15 О 3/час, где О 3 - объем раствора, равный объему загрузки смолы,причем в качестве слабоосновного анионита используют анионит в ОН-форме с функциональными группами в виде вторичных или первичных аминов. Из всех слабоосновных анионитов наиболее оптимальным является ионит-830 (Каталог ионитов. М. Изд-во НИНПМ им. Г.С.Петрова, 1994, с. 20). Недостатки - многоцикличность и длительность процесса. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ очистки водно-спиртовой смеси,предусматривающий ее фильтрацию через помещенный в колонку смешанный фильтрующий слой, содержащий сорбент и мелкозернистый фильтрующий материал, в котором качестве сорбента используют углеродный остаток,образующийся при сжигании измельченного растительного топлива, имеющий адсорбционную активность по иоду 40-45, насыпную плотность 90-100 г/дм 3, слой которого зафиксирован в колонке между двумя неподвижными насадками, при этом мелькозернистый фильтрующий слой размещен на последних, а соотношение слоев по высоте колонки по ходу движения продукта снизу вверх составляет 2,5561 (А.с.СССР 1182073, Бюл.36(72 30.09.1985 г. Недостатками известного способа являются длительность процесса, приготовления адсорбента,низкая адсорбционная поверхность и низкая фильтруемая и пропускная способность. Задачей изобретения является разработка способа очистки водно-спиртовой смеси,обеспечивающего уменьшение содержания альдегидов,метилацетатов,2-пропанола,1 пропанола, метанола до следовых концентраций. Поставленная задача решается тем, что в способе очистки водно-спиртовой смеси,предусматривающем ее фильтрацию через несмешанный фильтрующий слой, содержащий сорбент и мелкозернистый фильтрующий материал,согласно изобретению, в качестве сорбента используют адсорбент,полученный путем взаимодействия электротермического фосфорного шлака и фосфорной кислоты с введением в продукт взаимодействия жидкого силикатного стекла и воды в соотношении 532, грануляции и обжига при температуре 450-500 С. Способ получения предлагаемого адсорбента приведен в инновационном патенте РК 20686,опубликованном в Бюл.1,15.01.2009 г. Способ очистки осуществляют следующим образом Пример 1. 2 Адсорбент в силикофосфатном носителе работает в режиме катионита, восстановлением водно-спиртовой смеси в растворе,с использованием процесса наноантиоксидантности,самопроизвольным структурированием сегнетоэлектрированием потенциала водки. Водно-спиртовый раствор с концентрацией альдегидов 20 мг/л безводного спирта проходит предварительную фильтрацию на песчанном,угольном и патронном фильтрах со скоростью 1,5 м/ч. Затем раствор пропускают последовательно через силикофосфатный катионит со скоростью 15 О 3/ч (4 м/ч). Фосфатный адсорбент не только извлекает эти компоненты, но и способствует их каталитическому превращению, протекающему в адсорбированной фазе окислению непредельных соединений,спиртов и альдегидов, этерификации кислот и омылению сложных эфиров. Кислород для реакции окисления поступает из водно-спиртовых растворов,где он содержится в растворенном состоянии. При этом этиловый спирт сам играет активную роль. Механизм процесса, происходящего на активном силикофосфате-молекулярная или ионная адсорбция. Токсичные органолептики из водноспиртовых сред адсорбируется в виде нейтральных молекул. Микропоры активного адсорбента по порядку величин сравнимы с размерами адсорбируемых молекул, так как их эффективные радиусы обычно не превышают 10. На основании исследований установлено, что в микропорах и переходных канальных порах наблюдается молекулярный поток (движение молекул), а в тунельных макропорах в основном вязкий поток (движение жидкости). Установлено, что активные силикофосфатные носители имеют три разновидности пор микропоры с диаметром 8 х 10-8 см, переходные поры с диаметром 410-7-210-6 см и тунельные макропоры с диаметром 210-4-510-5 см. Для адсорбции имеют значение только две первые разновидности, так как последняя исключительно мала из-за небольшой потенциально заряженной поверхности (0,5-2 м 2/г). В работе одновременно участвовали две 2 ступенчатые установки. Объем напорного бачка 5 л. Высота колонки 200 мм, диаметр 40 мм. Во всех опытах навеска активного силикофосфатного носителя 50 г, при этом отношение высоты загрузки столбика силикофосфатного носителя к диаметру колонки составляло примерно 101. Две адсорбционные колонки подсоединялись двухступенчато снизу вверх, а третью к керамзитовому фильтру. Водно-спиртовые жидкости подавались снизу вверх. У керамзитовых фильтров преимуществом является то, что удельная потенциальная поверхность больше, чем у песочных фильтров и в два раза больше скорость фильтруемости. После загрузки в колонку силикофосфатного носителя и керамзита, для вытеснения воздуха из пор и смачивания,внутренняя поверхность замачивалась на 24 часа в дистиллированной воде. После замачивания 23479 смоченный раствор сливался и затем через него пропускалась исследуемая водно-спиртовая среда. С целью для полного насыщения гидрофобного сорбента,более тонкими токсичными и тонкослойными органолептиками был проведен опыт с тремя последовательно соединенными колонками по 50 г сорбента в каждой колонке. Водно-спиртовая купажная среда со средой рН 8,2,объемом 0,8 л пропускалась через колонки с удельной нагрузкой 20 (135 мл/час). Начало проскока структуированности наблюдалось по показанию электромера - Мэв окислительновосстановительного потенциала ОВП (см.табл.3, и фиг.1) после пропускания 600 мл раствора полное насыщение было достигнуто. Крупность кусковых гранул адсорбента составляла - 45 мм, а для кусковых керамзитовых от 0,2 до 3,5 мм. На фиг. 1 представлены показания кинетической кривой изменения электромерного измерения ОВП и количество поверхностного электромерного потенциала исходного вещества органолептиков,перешедшего в водно-спиртовую жидкость в процессе адсорбции в силикофосфатном носителе. По характеру кривых можно заключить, что прохождение восстановленного энергетического состояния ОВП - 039 Мэв отрицательное электронное состояние проходит через максимум. Характерной особенностью в этой области является восстановленное состояние средней щелочности по рН-9,75. Обменом токсичных органолептиков является молекулярная или ионная адсорбция. Установлено, что токсичные органолептики из водно-спиртовых сред адсорбируются в виде нейтральных молекул. Концентрация кислотных центров на поверхности твердых тел обычно выражается числом (или в миллимолях) кислотных центров на единицу веса или единицу удельной поверхности и измеряется количеством основания, реагирующего с твердой кислотой, одним из описанных ниже методов. Часто эту величину называют не совсем строго кислотностью. Измерение количества электронов,содержащихся в водно-спиртовых продуктах и в воде,устанавливалось погружением в окислительно-восстановительную среду с использованием электрономера. Окислительновосстановительный потенциал является показателем количества электронов и энергетического потенциала жидкости. Шкала измерений приводится в миллиэлектронвольтах (Мэв) (см.табл. 1.2.3). Шкала распространяется от - 800 Мэв, что соответствует наивысшей концентрации энергии(восстановленное состояние) до 1200 Мэв и соответствует самой низкой концентрации энергии(окисленное состояние). Нейтральному состоянию соответствует значение 0 Мэв. Значение ОВП-500 Мэв свидетельствует о наличии большого количества электронов, чем при значении ОВП 200 Мэв. Окислительно-восстановительный потенциал(редокс-потенциал) потенциал,устанавливающийся при погружении платины или золота (инертный электрод) в окислительновосстановительную среду,т.е. в раствор,содержащий как восстановитель (Вос.), так и окислитель (Ок.). Концентрации соответственно окислителя и восстановителя определяют электрохимическими методами и выражается в миллиэлектронвольтах(Мэв) относительно нормального водородного электрода. Значение рН характеризует энергию водорода и уровень его активности в любой жидкости. Шкала измерений лежит в пределах от 0 (кислая среда) до 14 (щелочная среда), значение 7 характеризует нейтральную среду. Пример 2. Проверили процедуру для других разных сортов водно-спиртовых отечественных водок(см.табл.2),перед добавлением тонкодисперсного порошка силикофосфатного адсорбента и после добавления, перемешивая пластмассовой ложечкой в течение 5 минут. Силикофосфатный носитель увеличивает щелочность водно-спиртовой жидкости. Считается,что щелочная среда (восстановительная) в отличие от кислой (окисленной) служит одним из основных препятствий повреждению тканей, развитию процессов старения и росту болезнетворных организмов. Самые опасные бактерии и вирусы размножаются в более кислой среде, поэтому для приведения организма в состояние равновесия важно потреблять больше щелочной пищи. Таблица 1 Характеристика окисленного и восстановленного состояния разных сортов водно-спиртовых водок,перед добавлением тонкодисперсного порошка силикофосфатного адсорбента и после добавления Наименование разных сортов отечественных водно-спиртовых водок Окисленное состояние минимум энергии, перед добавлением и после добавления силикофосфатного носителя, Мэв 045 030 010 Восстановленное состояние максимум энергии, Мэв Пшеничная Медведь Парламент Хлебная слеза Серебряный стандарт - 0,4 Русский стиль Смирнов Варяг Хуторянка Ржаной Пол кило-водка Фиркан Тау Таусиликофосфатный носитель Шымкент-пиво Вино-купец Коньяк-Казахстан 40 (0,5 л) Кобылье молоко Кумыс ОВП - это окислительно-восстановительный потенциал. Его положительные значения означают протекание процесса окисления в водно-спиртовых средах и отсутствие отрицательных электронов. Отрицательное значение ОВП свидетельствует о протекании процесса в водно-спиртовых средах в процессе энергетического восстановления и наличия электронов. Силикофосфатный носитель поставляет огромное количество электронов и соответственно придает антиоксидантное свойство водно-спиртовой жидкости (см.табл.1).-075 020 Например, проведенные опыты на водноспиртовой водке Тау, из окисленного состояния минимум энергии перед добавлением значения ОВП 115 Мэв снизился на два порядка 062 Мэв восстановлением максимума энергии. Мы исследовали процессы сорбции и динамики глубокой очистки водно-спиртовой смеси сорта Парламент (до следовых концентрации) от токсичных субстратных органолептиков на силикофосфатном носителе (см. табл.2 и фиг.1). Таблица 2 Динамика процесса окислительно-восстановительные сорбции глубокой очистки водно-спиртовой смеси сорта Парламент (до следовых концентрации) от токсичных субстратных органолептиков на силикофосфатном носителе. Время удержания водноспиртовой смеси в условиях адсорбента,мин. Исходная водно 027 спиртовая смесь до эксперимента 1 1- проба после сорбции 10 2 2-проба после сорбции 10 3 3-проба после сорбции 10 4 4-проба после сорбции 10 5 Регенерат после 5 012 отпаривания сухим водяным паром, -115 С второй цикл сорбции (после регенерации) на силикофосфатном носителе. 6 6-проба после второго 10 цикла сорбции 7 7-проба после второго 10 цикла сорбции 4 23479 Таблица 3 Анализ качества водки с повышенным содержанием альдегидов после остановки угольного фильтра и водки, прошедшей очистку на катионитовом силикофосфатном носителе по предлагаемому способу Крепость,Ацетальдегид, мг/л Метилацетат, мг/л 2-пропанол, мг/л 1-пропанол, мг/л Метанол,1 -проба после сорбции 2-проба после сорбции 3-проба псоле сорбции 4-проба после сорбции 5-проба после регенерации и конденсации острым паром при температуре - 115 С Крепость,Ацетальдегид, мг/л Метилацетат, мг/л 2-пропанол, мг/л 1-пропанол, мг/л Метанол,6-проба после второго цикла сорбции 7-проба после второго цикла Полученные хроматографические данные показывают, что в результате проведения семи циклов сорбции-регенерации выявлена возможность многократного использования силикофосфатного носителя в данных водно-спиртовых условиях. Данные таблицы 2,3 показывают, что рН показатель процесса сорбции на силикофосфатном носителе увеличивает щелочность водно -спиртовых сред и активно повышает отрицательные значения восстановительного энергетического потенциала,что свидетельствует о протекании процесса восстановления и наличии огромных активных количеств электронов, соответственно придающих антиоксидантные структурированные свойства водно-спиртовой жидкости. Рассмотрим каким образом образуется,поляризационная упрощенная модель протекания процесса наноантиоксидантности самопроизвольная структурированность потенциала водки в реальных ионообменных очистках водно-спиртовой смеси. В процессе очистки получается молекула Н 2 О, которая состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода. Итак, атомы водорода отдали электроны атому кислорода. При этом от атомов водорода остаются только волновые ядра, несущие положительный заряд, а у кислорода после принятия отрицательных электронов, эти островки связи установливают новые связи с отрицательно противоположными электронами. Указанные 12 После остановки угольного фильтра После очистки по предлагаемому способу активные центры могут присоединить еще 12 молекул воды в водородных связях. Структурированная наноантиоксидантная,проимпрогированная, сегнето-электричная водка с поддерживающей слабощелочной средой приобретает энергоинформационные поля. Здоровая клетка имеет внутри себя определенный объем структированной воды. Когда подобная клетка попадает в спиртовую воду, содержащую какиелибо токсичные химические вещества, она немедленно окружает мутируя себя защитной оболочкой из структированной среды. Этот процесс проводится самостоятельно, за счет внутренних резервов. Целебное действие структированной антиоксидантной водки позволяет увеличить время жизни и эффективность работы абсолютно всех клеток человека, в благоприятном комплексном информационном воздействии на весь организм в целом, что опять же позволяет организму самостоятельно гасить внутренние очаги патологии. Антиоксидантная энергетическая микросгруппированная структурированная спиртовая вода, которая обеспечивает обменые процессы между клетками атакующих живых организмов, или ничто иное, как жидкость, которая является наиболее близкой к воде живых организмов. Энергетическая потенциальная ценность товара структурированность,эквивалентность,антиоксидантность,мягкость,энергетическая 5 23479 ценность составляет 910 ккал,с проимпрогированной поверхностью, как сверх структуры сульфатов калия и аммония. Водка Акроспищепрома энергетическая ценность - 224 ккал. Водка - прозрачная жидкость с блеском. Вкус мягкий, присущий водке. Аромат - характерный водочный. В медицинских журналах уже сообщалось о проводимых в последние годы клинических исследованиях,подтверждающих полезные свойства антиоксидантов, которые ослабляют вредные действие на организм свободных радикалов. Известно, что опасные свободные радикалы - это соединения, которые вступают в результате окисления, протекающего в организме в процессе его жизнедеятельности и превращаются в нестабильные вещества. Подобно шайке воров, она быстро распространяется по всему организму,воруя отрицательные электроны из здоровых клеток, тем самым ускоряя процесс старения и повышая риск развития рака и многих других хронических заболеваний. Как же действуют антиоксидатные жидкости Они отдают электроны свободным радикалам,нейтрализуя и обезвреживая их. И нужен надежный способ усиления антиоксидантной защиты. Это силикофосфатный носитель, придающий водно спиртовой жидкости процессы восстановления и наличия сегнетоэлектричности огромных количеств отрицательных электронов. Соответственно,антиоксидантные свойства идентичны полученным доктором наук Фланоганом кремнегидратам с мощной антиоксидантной активностью - микрогидрину, способному отдавать больше электронов,чем любой другой антиоксидант. При этом он не превращается в свободный радикал, а распадается на усвояемые питательные вещества - кремний, калий, магний,водород и воду, который может стать важной пищевой добавкой. Таким образом, создана пригодная для потребления антиоксидантная водно-спиртовая водка соответствующая потенциальным энергетическим антиоксидантным свойствам кремнегидрата (микрогидрина), который может стать важной пищевой добавкой. Показана необходимость использования адсорбентов в дешевых упрощенных технологиях силикофосфатных носителях водно - спиртовых смесей, где достигается технический результат энергетического восстановления, заключающийся в получении водки,обладающей большей стабильностью с повышенными вкусовыми качествами и расширением ассортимента спиртных напитков. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ очистки водно-спиртовой смеси,предусматривающий ее фильтрацию через несмешанный фильтрующий слой, содержащий сорбент и мелкозернистый фильтрующий материал,отличающийся тем, что в качестве сорбента используют адсорбент,полученный путем взаимодействия электротермофосфорного шлака и фосфорной кислоты с введением в продукт взаимодействия жидкого силикатного стекла и воды в соотношении 532, грануляции и обжига при температуре 450-500 С.