Технология производства водки. Оценка качества ликероводочных изделий

1.5 Осветление воды. 

    Осветлением воды называется процесс выделения  из нее различных твердых частиц. В воде, поступающей на ликерно-водочные заводы, находятся различные частицы взвешенных в ней веществ. Одни из них видимы простым глазом, другие можно рассмотреть лишь с помощью микроскопа. Кроме взвешенных частиц в воде могут находиться органические и неорганические вещества в коллоидном состоянии.

    Крупные частицы взвесей могут быть осаждены отстаиванием и фильтрованием. При  наличии трудно-отделяемой взвешенной мути воду осветляют специальными коагулянтами — веществами, обладающими способностью при растворении образовывать хлопья, которые, обволакивая мельчайшие частицы мути, увлекают их за собой в осадок. Этот процесс осветления воды называется коагуляцией.

    В качестве коагулянтов на ликерно-водочных заводах применяют сульфат алюминия  и реже железный купорос концентрацией 5 %.

    При введении в воду сульфат алюминия вступает в реакцию с содержащимися  в ней гидрокарбонатами кальция  или магния.

    При введении в воду раствора железного  купороса последний взаимодействует  с солями, обусловливающими карбонатную жесткость воды, аналогично сульфату алюминия.

    Полученный  гидрокарбонат железа (II) способен терять углекислоту, в результате чего получается гидроксид железа и выделяются хлопья. Однако этот процесс происходит медленно, и образующиеся хлопья могут быть небольшими. Для ускорения выделения углекислоты к воде добавляют гашеную известь, способствующую выделению углекислоты и ускорению образования хлопьев гидроксида железа (II). Образующийся гидроксид железа (II) обладает заметной растворимостью, но присутствующий в воде свободный кислород окисляет его в гидроксид железа (III), который выпадает в виде коричневого хлопьевидного осадка.

    Гидроксид железа (II) лучше окисляется в щелочной среде при рН 8,2. Так как в отличие от Аl(ОН)₃ хлопья Fе(ОН)₃ не разрушаются при избытке щелочи, коагуляция железным купоросом вполне совместима с содово-известковым умягчением воды.

    Коагуляция  железным купоросом (FеSО₄-7Н₂О) по сравнению с коагуляцией сульфатом алюминия [Аl₂(SО₄- 18Н₂О] протекает быстрее, так как плотность гидроксида железа больше плотности гидроксида алюминия в 1,5 раза. Для ускорения гидролиза коагулянта температуру воды поддерживают в пределах 18 — 25 °С.

    Непрерывное коагулирование — применяется на Ленинградском ликерно-водочном заводе, где смонтирована непрерывно действующая установка.

    Процесс коагуляции осуществляется следующим образом: водный раствор коагулянта концентрацией 4—5 % приготовляют в двух попеременно работающих чанах, снабженных механическими мешалкам. Для этого в чан засыпают 40— 50 кг коагулянта и приливают половину расчетного количества воды (500 л), тщательно перемешивают и добавляют остальное количество воды (500 л), затем все перемешивают в течение 2—2,5 ч и оставляют на 4—6 ч для отстаивания.

    Отстоявшийся  раствор по трубе, установленной выше дна чана на 15 см, подают насосом в напорный бак, откуда он самотеком поступает в дозатор, снабженный поплавковым регулятором уровня. Из дозатора раствор непрерывной струей сливается в приемную воронку, а из нее — в коммуникацию, подводящую воду в контактный осветлитель (фильтр). Подлежащая осветлению вода из водопроводной сети поступает в напорный бак, снабженный поплавковым регулятором уровня и паровым змеевиком для подогрева. На трубе, подающей смесь в фильтр, установлен регулирующий кран с электроприводом, который в комплекте с датчиком уровня и балансным реле образует систему, поддерживающую заданный уровень воды в напорном баке.

    Фильтр  представляет собой стальной цилиндрический резервуар высотой 4,5 м и диаметром 2,2 м, покрытый изнутри кислотоупорным лаком. В резервуаре имеется решетка, установленная на расстоянии 0,5 м от днища. Фильтр заполнен гравием трех фракций в следующем порядке, начиная снизу: слой высотой 20 см с частицами размером 4—2 мм, слой высотой 60 см с частицами 2—1,2 мм и слой высотой 1,2 м с частицами 1,2—0,8 мм. Под гравием помещают фильтрующий слой песка. Смесь воды и раствора коагулянта поступает в верхнюю часть фильтра. Проходя через насадку из гравия и песка, образующиеся хлопья создают сверху фильтрующую пленку, не пропускающую даже тонкодисперсные частицы.

    Фильтр  работает 23—30 ч, после чего фильтрующий слой гравия и песка промывают. При переводе фильтра в рабочее состояние в начале процесса осветления вводят на  50 % больше раствора коагулянта, чем рассчитано (для ускорения образования фильтрующей пленки).

    Процесс коагуляции таким способом довольно длителен и требует больших производственных площадей.

    Контактная  коагуляция — способ осветления, когда к воде добавляют все расчетное количество коагулянта и смесь сразу же фильтруют через зернистую среду, например через слои песка. При этом мелкие частички загрязнений прилипают к песчинкам и полное осветление достигается за 5—10 с, в то время как при обычной коагуляции затрачивается 20 — 40 мин.

    Раздельное  коагулирование — процесс осветления осуществляется введением всей дозы коагулянта в часть объема воды, чаще всего в половину ее объема. При этом в обработанной воде образуются крупные хлопья. Затем обработанную воду смешивают с необработанной, создавая условия прилипания мелких частиц взвеси к сформировавшимся хлопьям. При этом достигается экономия времени обработки и расхода коагулянта.

    Флокуляция  — процесс, при котором происходит ускорение коагуляции за счет добавления специальных веществ флокулянтов. Флокулянты подразделяются на минеральные и органические.

    Из  минеральных флокулянтов наибольшее распространение получила активированная кремниевая кислота (АКК), которую получают из силиката натрия путем нейтрализации  его 1—2 %-ным раствором серной кислоты. Применение АКК эффективно при очистке мало-мутных окрашенных вод.

    К органическим флокулянтам относятся  полиакриламид, полиакрилат натрия, щелочной крахмал, альгинат натрия. Наибольшее применение получил полиакриламид (ПАА). При взаимодействии его с гидроксидом алюминия образуются крупные быстрооседающие хлопья. Небольшие добавки (до 1 мг/л) полиакриламида позволяют ускорить процесс в 15—20 раз и уменьшить расход коагулянта в 2—3 раза. ПАА добавляют в воду в виде раствора концентрацией не выше 0,1 %. 

Обесцвечивание  и дезодорирование воды.

    Воду с повышенной цветностью и неприятными запахом и привкусом, которые не устраняются полностью при коагуляции, подвергают дополнительной обработке.

    Окраска в основном обусловливается присутствием соединений железа чаще всего в виде гидрокарбоната и сульфата железа (II). Для удаления гидрокарбоната железа воду подвергают аэрированию в открытых градирнях или закрытых цилиндрических резервуарах, в которые подается сжатый воздух. При этом железо окисляется, образуя гидроксид железа (III), выпадающий в осадок, а выделяющаяся углекислота уносится вместе с воздухом.

    Для удаления сульфата железа (II) воду подвергают известкованию в специальных установках.

    Дезодорирование - это  процесс, в ходе которого удаляются органические примеси, присутствие которых даже в малой концентрации придает воде неприятный запах. Удаление этих примесей осуществляют окислением или адсорбированием.

    В настоящее время на заводах применяют в основном адсорбционное извлечение органических примесей из воды активным углем. Уголь можно применять в порошкообразном виде (суспензия) или в гранулах (при фильтрации). При выборе марки угля следует исходить из его высокой адсорбционной способности и экономической целесообразности применения.

    Перспективным способом дезодорирования является также обработка воды марганцовокислым калием. Сущность способа заключается в том, что при введении в воду, содержащую органические вещества, окисляет их, при этом в результате реакции образуется тонкодисперсный хлопьевидный осадок, имеющий развитую поверхность и обладающий способностью сорбировать на себе органические вещества и ионы железа, появляющиеся в воде при прохождении ее по трубопроводам городских магистралей.

    Дозировка зависит от интенсивности постороннего запаха и составляет 0,3—0,5 мл/л 0,3%-ного раствора КМnО₄. Продолжительность выдержки 15—30 мин. Оптимальной средой является слабощелочная. Вводить раствор КМnО₄ рекомендуется в исходную водопроводную воду перед умягчением. Затем умягченную воду следует подавать на доочистку активным углем. 

Очистка сточных вод.

    Охрана  окружающей среды является одной из актуальных проблем современности. Дальнейшее развитие промышленности немыслимо без включения в технологический цикл процессов обезвреживания отходов производства.

    Общее количество сточных вод на предприятиях пищевой промышленности, и в частности  на спиртовых и ликерно-водочных заводах, весьма значительно. Поэтому экономически целесообразным мероприятием является разработка схем замкнутого цикла производственного водоснабжения путем очистки и многократного использования сточных вод.

    Применяемые для очистки сточных вод методы могут быть разделены на механические, физико-химические и биологические.

    Механические  методы очистки применяются для удаления из сточных вод нерастворенных, грубодисперсных примесей и осуществляются отстаиванием с последующим фильтрованием. В качестве фильтрующего материала могут быть использованы кварцевый песок, дробленый гравий, древесный уголь. Для удаления крупных загрязнений применяют сита. Взвешенные частицы минерального происхождения (главным образом песок) задерживаются на песколовках. Более мелкая взвесь отделяется отстаиванием, флотацией, фильтрованием. От частиц мелкой суспензии производственные стоки освобождают фильтрованием через ткань или зернистый материал.

    Механическая  очистка как самостоятельный метод применяется в тех случаях, когда вода после очистки используется для производственных нужд или сбрасывается в водоем. Во всех иных случаях механическая очистка является предварительной стадией перед биологической очисткой.

    Физико-химический метод подразделяется на реагентный и безреагентный. При реагентной обработке используют различные  коагулянты и флокулянты, а также окислители (озон, хлор, перекись водорода). К безреагентным способам очистки относятся электрохимические, сорбционные, в том числе с применением ионообменных смол, обратный осмос, ультрафильтрация.

    Наибольшее  распространение из известных физико-химических методов получили осветление с применением неорганических коагулянтов или флокулянтов (активная кремниевая кислота, полиакриламид, крахмал, полиарилат натрия и др.), фильтрование через песчано-гравиевые фильтры с активным углем и аэрацией (отгонка аммиака воздухом).

    Проблема  улучшения качества воды и интенсификации работы очистных сооружений в настоящее  время решается применением флокулянтов. Среди флокулянтов наиболее перспективными являются активная кремниевая кислота и полиакриламид.

    Физико-химическая сущность очистки сточных вод методом аэрации заключается в окислении примесей кислородом воздуха и переходе растворенных летучих веществ в газообразную фазу. Интенсивность реакции окисления зависит от концентрации веществ, температуры, рН среды.

    Аэрацию сточных вод производят, прежде всего, при наличии большой поверхности соприкосновения сточных вод с воздухом и устройств, позволяющих добиться их интенсивного перемешивания. Для этого на пути потока сточных вод устанавливают перегородки, устраивают каскады, пороги, направляют воду в мелкие пруды. Интенсивность окисления можно повысить добавлением азотнокислых солей (селитры).

    Биологический метод очистки является наиболее распространенным, самым освоенным и достаточно экономичным. Он применяется для очистки стоков, загрязненных в основном органическими веществами. Метод основан на способности микроорганизмов использовать в качестве питательного субстрата многие органические и некоторые неорганические соединения, содержащиеся в сточных водах. При этом часть соединений расходуется на биосинтез микробной массы, а другая часть превращается в безвредные продукты окисления: воду, углекислый газ и др. Биологический метод позволяет удалять из сточных вод разнообразные органические соединения, в том числе и токсичные. Очистка производится в анаэробных и аэробных условиях.

    Очистка сточных вод анаэробным методом осуществляется в очистных сооружениях. Процесс может идти при 20—35 и 45—55 °С. В анаэробных условиях и температуре 20—35°С органические соединения распадаются до метана, углекислого газа, водорода, азота, сероводорода. Кроме того, в жидкости остается какое-то количество жирных кислот, сульфидов, гуминовых веществ и других соединений. При температуре 45—55 °С происходит более глубокий распад.