Производство спиртных напитков. Сырье, аппараты, технологии получения спирта и водки - Дорош А.К.
ISBN 5-325-00756-6
Скачать (прямая ссылка):
Очистку спирта производят перегонкой, в основе которой лежит испарение жидкостей и последующая конденсация их паров, двумя физическими методами: дистилляцией и ректификацией. Дистил-* ляция CraT.distillatio — стекание по каплям) — перегонка жидкости с целью очищения. Дистиллат — OiaT.distillatus — стекший по каплям) — продукт дистилляции. Ректификация (лат.гесІіпсаПо — выпрямление) — способ тщательной очистки жидкости путем ее перегонки. Ректификат ^aT.rectificatus — исправленный) — продукт ректификации.
Обычно в спиртовой промышленности термины перегонка и дистилляция употребляются как равнозначные и обозначают процесс, конечным продуктом которого является спирт-сырец, а термином ректификация обозначают процесс тонкой очистки спирта-сырца от примесей с целью получения ректификованного спирта.
Поступающая на перегонку зрелая бражка содержит 8-10 об.% этилового спирта, свыше 70 об.% воды, а также значительное количество летучих и нелетучих веществ. Цель перегонки — получить максимально концентрированный этиловый спирт-сырец, то есть очистить его от воды и нелетучих веществ. Очистка спирта от летучих органических примесей на этапе получения спирта-сырца незначительна. Процесс перегонки подчиняется законам, сформулированным М.С.Вревским и Д.П.Коноваловым, описанным в [26,28 ]. Их понимание требует подготовки читателей по термодинамике и физической химии, что выходит за рамки популярного издания. Поэтому мы опишем перегонку в общедоступном виде.
В науке при рассмотрении сложных систем и явлений зачастую учитывают только их главные параметры и свойства, то есть они описываются простейшими (модельными) представлениями. Применительно к перегонке зрелой бражки модельные представления заключаются в том, что ее рассматривают как раствор, состоящий только из воды и этилового спирта. Это оправдано тем, что при обычно применяющихся температурах перегонки нерастворимые вещества, входящие в ее состав, являются практически нелетучими, а из числа летучих в зрелой
7.2. Перегонка
бражке преобладают вода и этиловый спирт. Разумеется, что при рассмотрении процесса ректификации, то есть получения спирта с минимальным содержанием примесей, перегоняемая жидкость так рассматриваться уже не может.
Состояние растворов и процесс их перегонки количественно описываются рядом физических параметров, основным из которых, наряду с объемом, температурой и концентрацией, является давление насыщенных паров раствора и образующих его веществ.
Рассмотрим процесс испарения в общих чертах. При любой температуре над поверхностью раствора в парообразном состоянии находится определенное число молекул, входящих в его состав. При этом происходит постоянный обмен молекулами между жидкой и газообразной фазами: часть молекул из раствора испаряется, а часть возвращается назад в раствор. Если число частиц испаряющихся равно числу конденсирующихся, то такой установившийся процесс называют состоянием динамического равновесия. Если раствор поместить в замкнутый объем, то вначале равновесия не будет. Оно наступит только по истечении определенного времени. Пар, находящийся в равновесии "с жидкостью, называется насыщенным паром. Давление насыщенного пара над раствором является величиной, постоянной при неизменной температуре. Состоянию равновесия отвечает определенная для данной температуры концентрация пара. С повышением температуры давление насыщенного пара повышается и в случае, когда оно достигает атмосферного, жидкость закипает. Если компоненты раствора летучие, то образующийся пар будет содержать молекулы всех веществ, входящих в состав раствора. В таком случае общее давление насыщенного пара над раствором Робщ будет равно сумме индивидуальных (парциальных) давлений, создаваемых молекулами этих веществ, то есть PcUu=Pi+P2+-••+Pn, где Pi1 P2-•-, Pn — давление насыщенного пара отдельных веществ в объеме, равном объему этой смеси. Казалось бы, что парциальные давления насыщенных паров компонентов раствора должны быть пропорциональными концентрации этих веществ в растворе. Однако это бывает только в том случае, когда молекулы компонент раствора близки по величине, строению, составу и не взаимодействуют друг с другом. На самом деле, в большинстве случаев молекулы веществ, образующие раствор, не просто равномерно распределены между собой, но и связаны химически, что сказывается как на свойствах растворов, так и на величине парциальных давлений их паров. Поэтому в большинстве случаев состав пара отличается от состава раствора и сложным образом зависит от него.
К такому типу растворов относятся и водно-спиртовые, особенности перегонки которых рассмотрены ниже.
В термодинамике для наглядности анализа процесса пользуются графическими (диаграммными) зависимостями тех или иных его
параметров от других. К примеру [28], на рис. 16 представлена экспериментально измеренная зависимость температуры кипения водно-спиртового раствора от его состава (кривая I). Кривая II характеризует зависимость состава его насыщенных паров от температуры кипения. Точка В соответствует 100%-ному содержанию в растворе компонента с более низкой тем-
