23(Спирт)

По химическому уровню спиртового брожения количество образующегося СО₂ равно 0,955 от массы спирта. Практически с учетом потерь СО₂ на начальной стадии брожения, при перемешивании бродящей массы, от неплотностей, промывки диоксида углерода в спиртоловушке и в промывной колонке на сжижении поступает 53-65% от теоретически возможного выхода СО₂. При непрерывном спиртовом брожении диоксид углерода может быть утилизирован на 70%.Газообразный СО₂, выделяющийся при брожении, является, с одной стороны, готовым продуктом, с другой – сырьем для получения жидкого и твердого диоксида углерода.Еще недавно диоксид углерода использовался главным образом в пищевой промышленности–в производстве б/а напитков, штучных вин, шампанского. В последние годы область его применения значительно расширилась: сварочное и литейное производства, обработка металлов резанием, промышленная энергетика и др. Одновременно возросли требования к его чистоте.Газы, выделяющиеся при брожении, на 98,0-99,5% состоят из диоксида углерода, а содержат до 0,3-0,1 воздуха, 0,5-0,9 влаги, 0,4-0,8 спирта, 0,05-0,1 летучих кислот, 0,01-0,05 эфиров и до 0,02% альдегидов. Содержащиеся примеси не только снижают количество углекислоты, но и отрицательно отражаются от ее производстве. Так, при повышении содержания воздуха нарушается режим работы углекислотной установки, водяные пары и сернистые соединения усиливают коррозию оборудования. Состав примесей в диоксиде углерода зависит от температуры и содержания спирта в бражке. При повышении и перемешивании бражки, содержание этилового спирта и летучих примесей увеличивается. Общее количество примесей не превышает 0,6%.Различают абсорбционные, адсорбционный и комбинированные – адсорбционно-абсорбционные методы очистки газов спиртового брожения от органических примесей.Поскольку большинство органических примесей диоксида углерода хорошо растворимо в воде, практически все ранее применявшиеся и современные технологические схемы очистки диоксида углерода спиртового брожения предусматривают промывку его водой. Дальнейшая очистка возможна окислением растворами пермангананта или бихромата калия, адсорбцией на активном угле, силикогеле и цеолите типа NaA. По эффективности очистки углекислого газа от примесей сорбситы можно расположить в следующий ряд: Активный уголь  силикагель  вода  раствор перманганата калия  раствор бихромата калия  синтетический цеолит Na A.Для осушки газа используют поглощение воды концентрированной серной кислотой, хлористым кальцием, адсорбцию ее силикагелем, алюмогелем, а также вымораживанием. Максимальное количество влаги поглощает цеолит NaA, затем следуют силикагель и активный уголь. Цеолит сохраняет эту способность в течении длительного времени, активный уголь, адсорбируя большое количество примесей, быстро поглощается и теряется способность поглощать влагу, силикагель обладает большей динамической активностью к влаге, чем активный уголь, но меньшей, чем цеолит.В современной технологии применяют двустадийную очистку углекислого газа. В первой стадии его подвергают адсорбционной очистке активным углем в колоннах, установленных после первой ступени сжатия, во второй – адсорбционной очистке и осушке сначала в адсорбере с силикагелем, затем с целью более глубокой осушке в адсорбере с цеолитом. Вторая стадия очистки диоксида углерода осуществляется после третьей ступени сжатия.Газы из бродильных чанов поступают в пеноловушку, где освобождаются от пены и взвешенных частиц, и в спиртоловушку для освобождения от паров спирта. Далее газ поступает в газгольдер – сборник газа – и из него – в скруббер, заполненный насадкой (кокс или кольца Рашига), которая омывается чистый холодной водой. Кольца Рашига представляет собой цилиндрики из керамики или другого материала высотой, примерно равной диаметру (40-60мм).Очищенный газ дополнительно освобождается от спирта и других примесей и охлаждается до 20С. В первой ступени газ сжимают до избыточного давления 0,6-0,8мПа (6-8ат), затем охлаждают в холодильнике и освобождают от смазочного масла и воды в масловлагоотделении. Из него в фильтр с активным углем, где освобождается от остатков примесей, и далее на вторую ступень компрессора (сжатие до 204-208мПа, 24-28ат), а затем через холодильники и маслоотделитель поступают в третью ступень компрессора. Сжатый здесь до 6,5-7,0мПа (65-70ат) газ через холодильник и маслоотделитель поступает в фильтр с силикагелем, где очищается от воды, масла и других примесей, прошедших через предыдущие фильтры. Далее газ поступает в конденсатор, отдает теплоту конденсации и переходит в жидкое состояние.Жидкая углекислота заполняет ресиверы высокого давления и поступает на розлив в стальные баллоны. Стальные баллоны – весьма несовершенный вид тары для хранения и транспортировки жидкой углекислоты. Один баллон вмещает в среднем 25кг жидкой кислоты под давлением 70ат, а масса пустого баллона – 67кг.Углекислота является взрывоопасным продуктом, поэтому при перевозках и хранении баллонов с углекислотой необходимо соблюдать меры предохранения баллонов от падений, толчков, ударов и повреждения вентилей; при перевозках следует укрывать баллоны от воздействия солнечных лучей. Нехватка баллонов в настоящее время сдерживает расширение производства жидкой углекислоты.Укр НИИПП разработал способ безбаллоннго хранения и транспортирования жидкой углекислоты.Для этого жидкий диоксид углерода подвергают дросселированию от давления 6,5-7,0мПа до 0,8-1,2мПа. В результате температура снижается до 43,5-33,3С, и диоксид углерода приобретает состояние эмульсии. В вихревом разделителе жидкая и газообразная фазы отделяются друг от друга (газообразной фазы получается около 47%). Газообразная углекислота отсасывается во вторую ступень компрессора, а переохлажденный сниженный углекислый газ поступает в хранилище или в транспортный резервуар.Изотермическое хранилище представляет собой металлические барабаны, цилиндрической формы, покрытие изоляции (стекловатой). Максимальное наполнение изотермического хранилища составляет 85-90% геометрического объема. Из хранилища можно наполнять транспортные резервуары и обычные баллоны.Транспортный резервуар представляет собой автомобильную или железнодорожную цистерну, покрытую изоляцией. Емкость автоцистерн от 2 до 6 метров, железнодорожный – 25-30т. Хранение и транспортировка в таких резервуарах дает значительную экономию по сравнению с транспортировкой в баллонах.В зависимости от области применения жидкую углекислоту выпускают трех марок: сварочную, пищевую и техническую.По физико-химическим показателям газообразный и жидкий диоксид углерода должен соответствовать требованиям ГОСТ 8050-76. Содержание СО₂ (%об.) в сварочной углекислоте 1 сорта должно быть не менее 99,,5, 2 сорта – 99,0; в пищевой – 98,8% и в технической – 98,5. Содержание окиси углерода допускается только в технической углекислоте (не более 0,05 %об.). Ни один вид углекислоты не должна содержать минеральных масел и глицерина, сероводорода, соляной, сернистой и азотистой кислоты и органических соединений, аммиака и моноэтаноламина. Сварочная кислота не должна содержать воды; в пищевой и технической углекислоте ее может быть не более 0,10%масс.Насыщенная пищевой углекислотой чистая питьевая вода температурой не выше 10С должна быть без запаха и обладать приятным, слегка кисловатым вкусом.