Получение спирта-сырца в вакууме

д.т.н., профессор А.А. Емельянов, аспирант А.Г. Золотарев,
аспирант В.В. Долженков, студент К.А. Емельянов
Технологический институт Орловского государственного технического университета, 302030, г. Орел, Россия

Способ возгонки и ректификации спирта, предусматривающий две перегонки, предложен в [1]. Первую перегонку с целью получения спирта-сырца осуществляют при атмосферном давлении и температуре 70 ○С, вторую – при разрежении 9,3 кПа и температуре 28-29 ○С для улучшения качества конечного продукта.

Малогабаритная вакуумная выпарная установка, предназначенная для низкотемпературного удаления влаги из сельскохозяйственного сырья, разработана в [2]. С помощью этой установки при температурах, не превышающих 50 ○С, получены вакуумные порошки и пасты из натуральных ягодных и фруктовых соков [3]. При получении соков оставалась мякоть, которая в течение двух-трех суток переходила в состояние брожения. С целью изучения характеристик вакуумной дистилляции малогабаритная установка была использована для получения спирта-сырца из остатков плодово-ягодного сырья.

По истечении трех недель брожения в результате добавления воды и сахара в плодово-ягодную мякоть получали молодое вино крепостью 10 градусов. Вино дистиллировали с помощью малогабаритной установки. Установка, включающая испаритель, конденсатор, сборник конденсата и вакуумный насос, позволяет перерабатывать до 40 л продукта. В экспериментах объем загружаемого в испаритель вина составлял 30 л. C помощью механического масляного насоса в системе создавалось разрежение  Па. К испарителю подводилась мощность  кВт. Изменением времени включения нагрева варьировалась температура рабочей жидкости в рубашке испарителя и задавалась температура t в камере испарителя. Температура холодного источника ~ 12 ○С определялась проточной водой. Дистиллят начинал поступать в приемник по истечении некоторого времени запаздывания   с момента включения нагрева.

На рис. 1. приведены временные зависимости температуры в камере испарителя (1), остаточного давления (2) и объема дистиллята в сборнике конденсата (3).

Из кривых  ,   и   следует, что дистиллят поступал в сборник конденсата с запаздыванием   минут. Средняя скорость поступления дистиллята составила  . Началу конденсации соответствовал локальный максимум остаточного давления ~ 8 Па. Повышение давления обусловлено ростом интенсивности испарения перед началом кипения. Бурное кипение с интенсивным испарением сопровождалось конденсацией паров и поступлением конденсата в приемник. С началом конденсации разрежение в системе возрастало, и остаточное давление уменьшалось до ~ 6 Па, выходя в установившийся режим. Температура в испарителе достигала максимума ~ 60 ○С через пять минут после начала конденсации и, уменьшаясь, составляла  в установившемся режиме.

Производительность процесса дистилляции существенным образом зависит от мощности нагрева. С ростом температуры рабочей жидкости скорость перегонки возрастает. Зависимость скорости дистилляции от температуры рабочей жидкости приведена на рис. 2.

Из кривой   следует, что при увеличении температуры на 33 % от 55 ○С до 73 ○С скорость дистилляции возрастала в 2,3 раза от 30 %∙час-1 до 70 %∙час-1.
В ходе дистилляции измерялась крепость спирта-сырца с помощью спиртометра ГОСТ 3637-59. Зависимость крепости от относительного объема дистиллята приведена на рис. 3. Процесс перегонки завершался при достижении спиртом-сырцом крепости 27-30 градусов. Несмотря на бурное кипение в испарителе и высокую производительность полученный спирт-сырец оставался чистым и прозрачным.

 Таким образом, исследовано получение спирта-сырца при остаточном давлении  Па. Получены временные зависимости температуры испарения, разрежения и объема дистиллята в сборнике конденсата. Показано, что при увеличении температуры рабочей жидкости на треть от   55 ○С до 73 ○С скорость дистилляции возрастает в 2,3 раза от 30 %∙час-1 до   70 %∙час-1. Несмотря на высокую скорость перегонки, спирт-сырец остается чистым и прозрачным.

Список литературы
[1]    Патент RU N 2110316. Способ возгонки и ректификации спирта / Бекш А.Р. Бюл. N 13, 1998.
[2]    Патент RU N 2276314. Устройство для удаления влаги в вакууме / Емельянов А.А., Емельянов К.А., Морозов Я.А. Бюл. N 13, 2006.
[3]    Емельянов А.А., Золотарев А.Г., Долженков В.В., Емельянов К.А.  Порошки и пасты из натуральных соков, полученные при пониженных температурах в вакууме. // Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования, образование.     Т. 10: Сборник трудов Четвертой МНПК «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности». СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2007, С. 188–189.

Статья опубликована в журнале "Производство спирта и ликероводочных изделий", N 1, 2008.