![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Принципиальные схемы коньячных перегонных установок.
В коньячном производстве СССР используют коньячные установки как периодического, так и непрерывного действия. На первых получают примерно 64%, на вторых —34% коньячного спирта. Считается, что для марочных коньяков лучшими являются спирты, получаемые на аппаратах периодического действия двойной сгонки. На их долю приходится примерно 4 % вырабатываемого спирта. Другие системы коньячных аппаратов не всегда обеспечивают получение высококачественных коньячных спиртов. Это объясняется тем, что их конструкции не позволяют достаточно полно воспроизвести режимы, принятые для классического (шарантского) способа. Главным при этом является фракционирование коньячного спирта от летучих веществ по мере снижения спиртуозности перегоняемой жидкости, а также прохождение процессов новообразования летучих примесей при дистилляции. Принципиальные схемы основных коньячных установок, ис В установке шарантского типа (рис. 72, а) частичная очистка коньячного спирта от хвостовых и головных 412 примесей осуществляется при сгонке спирта-сырца. Эта сгонка является второй. Перегонка виноматериала (первая перегонка) сопровождается не только отгонкой в дистиллят основной массы летучих веществ вина, но и прохождением процессов новообразования веществ. Новые вещества также подвергаются фракционированию при второй перегонке. Аппараты однократной сгонки периодического действия (рис. 72, б) объединяют в единый процесс две простые перегонки с дефлегмацией. Это приводит к сокращению промежуточной операции — получения спирта-сырца. Фракционирование коньячного спирта от головных и хвостовых примесей также осуществляется на этом аппарате. Поскольку фракционирование новообразующихся примесей здесь протекает одновременно с их новообразованием, то часть подлежащих удалению с головной фракцией веществ будет поступать в коньячный спирт. В аппарате К-5 непрерывного действия (рис.72, в) две простые перегонки воспроизводятся в потоке путем отгонки этилового спирта и летучих примесей в специальной тарельчатой колонне с последующим укреплением спиртовых паров до кондиций коньячного спирта в двух дефлегматорах. Коньячный спирт в этом случае не фракционируется от головных и хвостовых примесей. С другой стороны, кратковременность пребывания виноматериала в аппарате (0, 03—0, 04 ч) не обеспечивает прохождения процессов новообразования летучих веществ. Неблагоприятными следует также считать условия обогащения коньячного спирта летучими примесями. Поступление летучих примесей в дистиллят при перегонке вина и спирта-сырца на аппаратах периодического действия, как известно, протекает при непрерывном снижении спиртуозности кубовой жидкости, что ведет к изменению коэффициентов испарения примесей, а следовательно, и к изменению распределения самой примеси в той или иной части погона. При дистилляции вина на аппарате К-5 непрерывного действия в зоне отбора основного погона не обеспечиваются аналогичные условия для накопления примесей в коньячном спирте. Это объясняется тем, что Кп примесей в связи с практически неизмененными при установившемся режиме работы аппарата условиями (спиртуоз-ность смеси на тарелке питания, соотношение между паром и жидкостью) остаются постоянными. Следовательно, переход летучих примесей в дистиллят здесь лимитирован, что не может не сказаться на их количестве, а также соотношении в основном погоне. Этот недостаток обнаруживается и в других аппаратах непрерывного действия, показанных на рис. 72 (г, д, е, ж). К достоинствам аппарата К-5 следует отнести высокую производительность, экономичность по эксплуатационным показателям, простоту в управлении. По классификационной характеристике, принятой в спиртовой промышленности, подобные установки можно отнести к разряду сырцовых ректификационных установок для получения спирта-сырца из бражки. Последние отличаются от коньячных большим числом укрепляющих элементов (теоретических тарелок). Так, если в коньячных установках укрепляющая часть состоит из двух теоретических тарелок (т. т.) и укрепляющий эффект достигается за счет дефлегмации, то в сырцовых ректификационных установках число т. т. возрастает до шести и укрепление происходит в тарельчатой колонне. На установке К-5м непрерывного действия, изображенной на рис. 72, г, для очистки коньячного спирта от головных примесей предусмотрена эпюрационная колонна. Эта колонна работает по принципу обратного холодильника. В конденсаторе эпюрационной колонны предусмотрен отбор дистиллята в количестве 1—5 % в пересчете на безводный спирт, поступающий с перегоняемой жидкостью. С этим дистиллятом (головная фракция) отбирается и часть сконцентрированных летучих примесей вина, избыточное количество которых в коньячном спирте ухудшает его качество. После освобождения от головных примесей виноматериал подвергается дальнейшей дистилляции с целью получения коньячного спирта. Дополнительно установка оборудована перегревателем вина и кубом для задержки барды в кипящем состоянии с целью обеспечения прохождения процессов новообразования летучих веществ. Процесс укрепления спиртовых паров до кондиций коньячного спирта основан на том же принципе, что и в установке, изображенной на рис. 72, в. Укрепление спиртовых паров до кондиций коньячного спирта осуществляют также в установках с тарельчатыми колоннами. На рис. 72, д представлена схема установки с промежуточным отбором фракции. Процесс укрепления спиртовых паров в тарельчатой колонне сопряжен с отбором фракций. В этом случае головная, средняя (коньячный спирт) и хвостовая фракции отбираются с промежуточных тарелок укрепляющей колонны. На этой установке также предусмотрены условия для прохождения процессов новообразования летучих веществ путем перегрева виноматериала в специальной емкости и задержки кипящей барды в кубе. В установках брагоректификационного типа (рис. 72, е) используются укрепляющие колонны с большим числом тарелок. Они нашли широкое распространение в США, Австралии, Канаде при производстве бренди, виски, спирта. В таких установках в единый процесс непрерывной перегонки объединено до 15 простых перегонок. В зависимости от условий перегонки с промежуточных тарелок укрепляющей колонны такого аппарата могут быть отобраны: коньячный спирт и головная фракция; спирт-сырец; эфироальдегидная фракция, спирт этиловый и сивушное масло. Подобные установки не обеспечи- вают получения коньячного спирта требуемого состава, поскольку в зоне его отбора при постоянной крепости исходной жидкости в дистиллят будут переходить летучие примеси, количество которых ограничивается постоянной крепостью этилового спирта в зоне отбора. Помимо установок, воспроизводящих в непрерывном потоке две простые перегонки на одноколонных аппаратах с отгонной и укрепляющей частями, в практике производства коньячного спирта нашли широкое применение двух- и трехколонные аппараты непрерывного действия. На рис. 72, ж представлена схема двухколонного аппарата непрерывного действия с эпюрацией крепкого спиртопро-дукта. В первой колонне происходит укрепление спиртовых паров до кондиций коньячного спирта, во второй — очистка полученного дистиллята от примесей головного характера. Вторая колонна работает по принципу эпюрационной. Она обеспечивает очистку коньячного спирта от головных примесей. В этой установке сделана попытка воспроизвести в потоке два цикла простых перегонок, с которыми связан процесс получения коньячного спирта по классической (шарантской) технологии. Однако здесь, как и в предыдущих случаях, предусмотрен отбор основной фракции в одной точке, в которой не могут быть обеспечены условия перегонки, предусматривающие обогащение дистиллята летучими примесями по мере снижения спиртуозности перегоняемой жидкости. Направленное регулирование химического состава получаемого коньячного спирта может быть достигнуто на установке непрерывного действия с раздельным отбором фракций, представленной на рис. 72, з. В отгонной колонне такого аппарата предусмотрен максимальный отбор летучих примесей и этилового спирта. Такой отбор достигается за счет вывода спиртовых паров отгонной колонны, при различных крепостях перегоняемого виноматериала. Спиртовые пары поступают в эпюрационную колонну, в которой происходит их смешение. Основная масса паров после смешения и конденсации отводится в виде жидкости (эпюрата) в окончательную колонну. Меньшая часть (1—5 % в пересчете на безводный спирт) образует головную фракцию и отбирается через конденсатор или с промежуточных тарелок концентрационной части эпюрационной колонны. Эпюрат, близкий по своему составу спирту-сырцу, получаемому на аппаратах периодического действия, дистиллируется затем в окончательной колонне, в которой производится отбор спиртовых паров в нескольких точках при различной крепости эпюрата. После конденсации спиртовых паров получаемые дистилляты смешиваются. Такое их смешение обеспечивает обогащение коньячного спирта летучими примесями, переходящими в дистиллят при различной крепости эпюрата. Следовательно, в этом случае, как и во время перегонки на аппаратах периодического действия, обогащение коньячного спирта летучими веществами происходит по мере снижения крепости спирта-сырца. Таким образом, в этой установке благодаря наличию промежуточных зон отбора дистиллята создаются благоприятные условия для получения коньячных, а также плодовых спиртов регулируемого состава. Аналитические исследования коньячных установок. Их целью является установление оптимальных режимов перегонки виноматериалов на аппаратах различных систем. Они включают определение выходов продуктов перегонки, расхода пара и охлаждающей воды в теплообменниках, условий накопления летучих веществ в дистиллятах. Определение выходов продуктов и расхода пара и воды (эксплуатационных показателей) проводится одновременно по специальным формулам и начинается, как правило, с составления материальных и тепловых балансов продуктов перегонки. Для определения условий накопления летучих веществ вина в коньячном спирте используют аналитические (расчетные) методы исследований. Эти методы базируются на использовании усредненных данных состава летучих веществ вина, а также результатов продуктовых расчетов. На их основе определяют по специальным уравнениям, включающим коэффициенты испарения летучих примесей, условия накопления этих примесей в коньячном спирте при дистилляции вина на установках различных систем без учета их новообразования. Аналитический метод исследования позволяет выявить не только преимущества и недостатки той или иной конструкции коньячных установок при оптимальных режимах дистилляции, но и найти стабильные показатели оценки их дистиллирующей способности. Так, с помощью аналитического метода нетрудно установить степень перехода абсолютных количеств летучих веществ из вина в коньячный спирт. В качестве групповых тестов летучих веществ используют этиловый спирт, высшие спирты, летучие кислоты. Выбор этих соединений обусловлен их малым новообразованием в процессе дистилляции виноматериалов, а также возможностью характеризовать с определенной условностью летучесть других соединений вина. Так, легколетучие вещества и вещества средней летучести вина будут вести себя при перегонке, как этиловый спирт и высшие спирты, труднолетучие — как летучие кислоты. Как показали исследования, проведенные для шарантских аппаратов, а также аппаратов, воспроизводящих классический режим перегонки, отношения абсолютных количеств летучих веществ, принятых в качестве тестов, содержащихся в коньячном спирте СКДК, к абсолютным их количествам в исходном виноматериале СвДл (где Дк, Дв — количества соответственно коньячного спирта и виноматериала, л; С„, Св — концентрация веществ соответственно в коньячном спирте и виноматериале, г/л) сохраняют определенное постоянство. Для этилового спирта, высших спиртов, летучих кислот они соответственно равны 0, 85—0, 9; 0, 8—0, 85; 0, 02—0, 036. Выражая эти показатели в процентах, можно характеризовать степень обогащения коньячного спирта тем или иным летучим веществом вина. В данном случае в составе коньячного спирта будет 85—90 % этилового спирта, 80—85 % высших спиртов, 2—3, 6 % летучих кислот, содержавшихся в исходном вине. Примерно в таких же соотношениях будут находиться в коньячном спирте и другие соединения, летучесть которых близка к летучести этилового спирта, высших спиртов, летучих кислот. Аналитические исследования ряда коньячных установок показали целесообразность очистки коньячных спиртов, получаемых на аппаратах непрерывного действия, от хвостовых примесей. Их содержание в дистиллятах коньячного спирта может значительно превышать оптимальные. Так, спирт, полученный на установке, изображенной на рис. 72, е, переобогащается уксусной кислотой на 12—40 %.
-II—Ci—1X1---- ч I^r г -------- в
~1 Л t Гтг Г U я—^^л?.
|