Спосіб очищення етилового спирту

Винахід відноситься до спиртової промисловості, зокрема до способу очищення етилового спирту від домішок. Спосіб полягає в пропущенні етилового спирту через пористий сорбент, вибраний з ряду: оксид кремнію, оксид алюмінію, синтетичний цеоліт і природний цеоліт, активоване потоком повітря при 350-460 o С, з подальшим охолодженням в атмосфері інертного газу, через отриманий спирт пропускають інертний газ , потім розбавляють його водою і піддають ректифікації для видалення домішок ізопропілового спирту. Як правило, пористий сорбент піддають регенерації в потоці інертного газу при підвищеній температурі, а в якості інертного газу застосовують азот, аргон, гелій, діоксид вуглецю або їх будь-яку суміш. Спосіб дозволяє отримати товарний продукт високої якості. 2 з.п. ф-ли.

Винахід відноситься до спиртової промисловості, зокрема до розробки способів очищення етилового спирту для отримання товарного продукту високої якості.

Етиловий спирт є важливим продуктом у виробництві алкогольних напоїв. Для харчових цілей його отримують зазвичай перегонкою сбраженном сахарсодержащих матеріалу, такого як бурякова патока, патока з цукрової тростини або крохмалистих речовин, таких як картопля і різні види хлібних злаків: жито, пшениця, ячмінь, рис, маїс. В результаті виходить спирт-сирець, що містить значні домішки сивушних масел. Найважливішими побічними продуктами спиртового бродіння є ацетальдегід, ацеталь, гліцерин, бурштинова кислота і так зване сивушні масла, що представляє собою суміш бутилового і аміловий спиртів і їх вищих гомологів. Янтарна кислота і сивушні масла утворюються не з цукру, а в результаті особливого процесу бродіння амінокислот, які виходять з білків поживного субстрату.

Велика частина досліджень очищення етанолу стосується видалення певної групи домішок, зокрема метанолу, альдегідів, сивушних масел і т. Д. Для видалення цих домішок найбільш часто використовують ректификационную очищення етанолу при атмосферному тиску. В результаті отримують спирт-ректифікат зі зниженим в значній мірі кількістю домішок. Розрізняють такі види спирту-ректифікату: 1 сорт, вища очистка, екстра, люкс, на які поширюється ГОСТ 5962-67. Спирт повинен бути прозорим, безбарвним, без сторонніх включень, мати смак і запах, характерні для кожного його виду, виробленого з відповідної сировини, без присмаку і запаху сторонніх речовин.

Для виготовлення горілки використовують водно-спиртову суміш, складену з етилового спирту певною мірою очищення і очищеної води, з додаванням різних інгредієнтів з метою впорядкування запаху і збільшення асортименту смакових якостей. При виготовленні горілки використовують спирти різних сортів, в тому числі і низької якості.

В даний час в процесі очищення етанолу ставиться за мету використання більш простого і дешевого способу при збереженні високої якості за цільовим продукту.

Найбільш поширеним засобом для очищення від сивушного масла завжди служив свіжий деревне вугілля. Останній діє головним чином хімічно, окислюючи спирти за допомогою сконцентрованого в його порах кисню; спирти таким чином перетворюються в кислоти (також альдегіди), які утворюють складні ефіри. Частина цих ефірів утримується вугіллям, частина ж залишається в очищеному спирті, так що фільтрація через деревне вугілля, стоншуючи смак і запах спирту, в той же час, власне, не видаляє сивушних масел.

У патенті [США 2946687, 1960] описано використання модифікованого і частково активованого вугілля з важких сортів деревини. Водно-спиртову суміш з метою очищення піддають обробці активованим вугіллям. Однак мета очищення при цьому не досягається, так як кисень, що міститься в порах активованого вугілля, окисляє метанол, пропилові, бутилові і амілові спирти (сивушні масла) до шкідливих альдегідів і ефірів, які залишаються в готовому продукті. Незважаючи на зниження різних домішок, присутніх в водно-спиртової суміші, за допомогою цього процесу бутильована горілка може мати мутний осад. Джерелом цього осаду є використовуваний активоване вугілля, що містить полівалентні катіони кальцію і магнію.

Відомий спосіб очищення етилового спирту шляхом попередньої обробки концентрованого етилового спирту боргідридом натрію, пропускання його через активоване вугілля і виділення очищеного спирту ректифікацією [Патент України 2046787, С 07 С 31/08, 27.10.95]. Використання даного способу підвищує ефективність застосування активованого вугілля, знижує втрати цільового продукту і дозволяє отримати етиловий спирт високого ступеня чистоти, придатний для оптичних вимірювань.

Відомий спосіб очищення водно-етанольної суміші на активованому вугіллі з використанням наднизьких температур від -45 до -22 o С на першій стадії обробки і від -22 до 5 o С на другій стадії з метою мінімізації змісту в горілці неприємних на смак речовин за рахунок утворення так званих клатратних з'єднань. Передбачається, що клатратного з'єднання, утворені в процесі змішування етилового спирту з водою при високих температурах, також захоплюють і неприємні на смак сполуки, такі як ацетали і напівацеталі. Одного разу захоплені в порожнині клатратов ці небажані з'єднання вже не видаляються або погано видаляються активованим вугіллям [Патент України 2107679, С 07 С 31/08, 27.03.98].

Недоліком вказаного способу є низька ефективність очищення і висока вартість проведеного процесу, так як висока селективність за цільовим продукту досягається тим, що в якості сировини використовують низькоякісні сорти спирту, що містять суттєві кількості ізопропілового спирту, що є причиною жорсткого смаку за органолептичними показниками. Крім того, регенерація активованого вугілля в таких кількостях стає економічно невигідним.

Всі відомі способи не дозволяють повністю усунути специфічний присмак горілки, і тому навіть горілки високої якості рекомендують вживати сильно охолодженими.

У патенті GB 2127011, 04.04.1984 описаний спосіб виділення етилового спирту із суміші його з органічними речовинами, в тому числі вищими розгалуженими спиртами, розгалуженими або циклічними алканами, ароматичними вуглеводнями або ефірами шляхом пропускання суміші через молекулярні сита. Колективна суміш містить до 20 мас.% Етилового спирту. При цьому мається на увазі, що всі перераховані сполуки за розміром більші молекули етилового спирту. У цьому полягає принцип поділу суміші. Молекули етилового спирту утримуються молекулярним ситом, а більші молекули проходять через колону і збираються в приймальнику. Потім етиловий спирт витягується з молекулярного сита шляхом витіснення парів спирту інертним газом при нагріванні. Цей спосіб не може бути застосований в харчовій або медичної галузі, так як витягнутий з молекулярного сита шляхом витіснення інертним газом при нагріванні продукт буде забруднений домішковими речовинами і повинен бути підданий складну процедуру додаткової очистки. Сторонні речовини можуть також з'являтися в результаті каталітичних перетворень хімічних сполук, що відбуваються при підвищених температурах при нагріванні молекулярного сита в процесі вилучення етилового спирту.

Винахід вирішує задачу розробки способу очищення етилового спирту, що характеризується високими якісними показниками товарного продукту.

Завдання вирішується таким способом очищення етилового спирту.

У реакційну колону завантажують сорбент з питомою поверхнею не менше 150 м 2 / г, вибраний з ряду: оксид кремнію, оксид алюмінію, синтетичний цеоліт, природний мінерал, активують сорбент потоком повітря 2-3 години при 420-460 o С, охолоджують до кімнатної температури в потоці інертного газу-носія (азоту, аргону, гелію або СО2). Суміш етилового спирту з сивушними маслами пропускають через колону з сорбентом в атмосфері інертного газу. Після відділення початкової фракції спирту, збагаченої частиною домішкових речовин (метиловий спирт, ацетальдегід, етилацетат), збирають фракцію чистого етилового спирту до появи іншої частини домішок (бутилові і амілові спирти) на виході з адсорбера. Контроль за відсутністю домішок в збирається рідини здійснюють хроматографически. Етиловий спирт збирають в ємність, через яку барботируют інертний газ з метою витіснення слідів розчиненого кисню. Іншу частину домішок (бутилові і амілові спирти і ефіри), що залишилася на сорбенті, видаляють з сорбенту шляхом витіснення їх інертним газом при нагріванні. Сорбент в адсорбційної колоні піддають регенерації шляхом нагрівання в потоці інертного газу при підвищених температурах. Очищену частина спирту відокремлюють, розбавляють водою і піддають ректифікації для видалення ізопропілового спирту. Виділені при регенерації спирти сивушних масел можуть бути використані як ароматизатори в кондитерській промисловості.

Отриманий спирт-ректифікат має високі показники ступеня очищення і може бути використаний в медичних цілях, а також для приготування горілок екстра-класу.

Відмінність запропонованого способу від способу, описаного в патенті GB 2127011, полягає у використанні принципово іншого прийому виділення етилового спирту, заснованого на різній здатності речовин утримуватися твердим пористим сорбентом при пропущенні потоку рідких речовин через сорбент.

Суть винаходу ілюструється такими прикладами.

В якості сорбенту використовують синтетичний цеоліт NaA з Мольн ставленням SiO2 / Al2 O3 = 2,0 і питомою поверхнею 150 м 2 / г. Умови проведення процесу як в прикладі 1, але в якості інертного газу використовують аргон. Вихід чистої фракції 35 мас.% Від пропущеного об'єму спирту-сирцю, що містить 10 мас.% Домішок.

Як адсорбенту використовують синтетичний цеоліт типу Пентас з Мольн ставленням SiO2 / Al2 O3 = 42,0 і питомою поверхнею 500 м 2 / г. Умови проведення процесу як в прикладі 1, але в якості інертного газу використовують гелій. Вихід чистої фракції 65% від пропущеного об'єму спирту-сирцю, що містить 5 мас.% Домішок.

Як адсорбенту використовують -Аl2 О3 з питомою поверхнею 180 м 2 / г. Умови проведення процесу як в прикладі 1, але в якості інертного газу використовують СО2. Вихід чистої фракції 15% від пропущеного об'єму спирту-сирцю, що містить 10 мас.% Домішок.

Як адсорбенту використовують SiО2 з питомою поверхнею 200 м 2 / г. Умови проведення процесу як в прикладі 1. Вихід чистої фракції 55% від пропущеного об'єму спирту-сирцю, що містить 7 мас.% Домішок.

Як адсорбенту використовують природний мінерал - клиноптилоліт з питомою поверхнею 150 м 2 / г. Умови проведення процесу як в прикладі 1, але в якості інертного газу використовують суміш, що містить 50 об.% Азоту і 50 об. % CO2. Вихід чистої фракції 25% від пропущеного об'єму спирту-сирцю, що містить 20 мас.% Домішок.

Як видно з прикладів, пропонований спосіб дозволяє отримувати товарний продукт (етиловий спирт) з високими якісними показниками, з високим виходом.

1. Спосіб очищення етилового спирту від домішок, що полягає в тому, що етиловий спирт пропускають через пористий сорбент, вибраний з ряду: оксид кремнію, оксид алюмінію, синтетичний цеоліт і природний цеоліт, активоване потоком повітря при 350-460 o С, з подальшим охолодженням в атмосфері інертного газу, через отриманий спирт пропускають інертний газ, потім розбавляють його водою і піддають ректифікації для видалення домішок ізопропілового спирту.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що пористий сорбент піддають регенерації в потоці інертного газу при підвищеній температурі.

3. Спосіб за пп. 1 і 2, що відрізняється тим, що в якості інертного газу застосовують азот, аргон, гелій, діоксид вуглецю або їх будь-яку суміш.